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Projet de fin d`études - Bienvenue sur Catalogue des mémoires de

1. Qui S Mi ms _ 1 m ro 2 te j la Res l i s Fe ar nr pe aae ZT ss er Vi an 2 ATa ow a EL TO seana S Psy HFA z i 5 su 1 o T T y e 5 re A er n ee ar pn 5 ma 7 5l s e m _ _ tee ee EE t en TS Ea 1 vie Fe LE Las E D FIGURE 3 PLAN MASSE APD 14 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 FIGURE 4 COUPE AA APD Co 1 us LE mat NN FIGURE 5 COUPE DD APD Nota plans APD voir annexe n 2b Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 3 HYPOTH SES 3 1 REGLEMENTATION L tude se base sur la r glementation en vigueur La phase de transition entre le PS 92 et l Eurocode 8 s est termin e le 31 d cembre 2013 Le projet est tudi en respectant le corpus des normes europ ennes les Eurocodes 3 2 MATERIAUX Les hypoth ses sur les mat riaux employ s sont d termin es avec les Eurocodes B ton C30 37 fek 30 MPa fcem fck 8 fem 30 8 fem 38 MPa Ye 1 5 fo Le fek f 30 d 7 Ye cd is fctm 2 9 MPa Ecm 33 GPa fya 20 MPa Acier E500 B fx 500 MPa ys 1 15 fya f fya _ fya 435 MPa en situation accidentelle f 4 500 MPa Ys 1 15 Es 200 GPa 3 3 CHARGES 3 3 1 CHARGES PERMANENTES Les charges permanentes des quipements sp cifiques
2. relativement centr sur le projet Voir annexe n 17 et 18 On calcule pour un pieu de type for tub avec virole r cup r e qui est celui le plus employ C est un pieu de classe 1 et de cat gorie 4 Il est mis en uvre sans refoulement de sol Avec un diam tre de 800 mm l aire de la section du pieu vaut Ap 0 5026 m et son p rim tre P 2 513 m 56 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 Symboles et indices utilis s pour la suite des calculs D profondeur des pieux h enfoncement du pieu dans la derni re couche pie pression limite quivalente Des hauteur d encastrement effectif Qb r sistance unitaire de pointe Ro r sistance de pointe rai coefficient de mod le de calcul 1 4 y r d2 coefficient de mod le de terrain 1 1 Rex r sistance de pointe caract ristique yrc facteur partiel de r sistance 1 1 l ELU Rec r sistance de pointe de calcul P p rim tre du pieu hi hauteur de chaque intervalle de p qs frottement lat ral unitaire de chaque intervalle de p Rs frottement lat ral Rs frottement lat ral caract ristique Rsc frottement lat ral de calcul Re r sistance d un pieu La r sistance Re d un pieu est d termin e de la fa on suivante e En compression Re Roc Rsc e Entraction Re Rsc AVEC Rsc Rsk Yre et Roc Rek Yre Rsk Rs YR a1 YR a2 et
3. tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 4 2 VERIFICATION AVEC LE DIAGRAMME D INTERACTION N M D velopp e pour le ferrailage des voiles la m thode de pr dimensionnement en flexion compos e n est plus assez fiable dans le cas d une section circulaire En effet les armatures tendues sont r parties r guli rement De plus la simplification de la loi parabole rectangle du b ton par un rectangle quivalent n est valable que dans le cas o la largeur de na section est constante A ce niveau l Eurocode demande de r duire de 10 la valeur de r sistance du b ton lorsque la largeur de la section d croit en se rapprochant de la fibre comprim e extr me Ici dans une section circulaire la largeur cro t et ou d cro t selon la position de l axe neutre ll est donc important dans le calcul de rester au plus proche de la r alit C est pourquoi il existe les abaques pr sentant des couples de moment r duit et effort normal r duit r sistants pour une densit donn e d armatures Pour tracer une courbe d interaction on impose la section des d formations allant de la traction pure la compression pure On va d un extr me l autre en passant par les trois pivots A chaque tape donn e les armatures comprim es ou tendues et le b ton ont chacun une d formation impos e Dans cette situation chacun d eux une capacit de r sistance On en d duit donc un effort normal r sistant et Un moment r sista
4. vis des efforts statiques et sismiques dimensionnement se fait gr ce aux r sultats de l analyse sismique r alis pr c demment De dynamiques afin d assurer l int grit de ces l ments et donc de la structure 1 DIMENSIONNEMENT DES VOILES 1 1 TYPES DE CALCULS L Eurocode 2 fait la distinction entre les voiles non arm s ou faiblement arm s et les voiles arm s Dans notre cas les voiles servent en partie reprendre les effets des actions sismiques Les voiles devront donc tre consid r s comme arm s 12 1 2 le cas des voiles non arm s ne sera pas abord dans cette partie 1 2 FLEXION COMPOSEE CALCUL DES ARMATURES EC2 1 1 6 7 8ET9 Mea Fr action FIGURE 23 SCHEMA DES EFFORTS AGISSANTS SUR UN VOILE 42 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 Un voile est soumis un torseur Mea Vea et Nea en t te figure 23 II fonctionne comme une console soumise de la flexion compos e dans son plan chaque niveau le voile est toujours le plus sollicit en pied On peut assimiler les voiles des poutres en console travaillant en flexion compos e Le but est de d terminer les sections d aciers en rive et les treillis soud s pour reprendre respectivement l effet du moment et des efforts tranchant et normal Les calculs de ferraillage sont effectu s partir des torseurs issus de l analyse sismique dans la coupe basse du voile Des cha nages haut
5. FERRAILLAGE DU FUT ET DE LA SEMELLE EN TETE DE PIEU Le calcul est men pour le pieu n 15 qui est le plus charg horizontalement On rappelle que d apr s les r sultats de son dimensionnement il a une longueur de 8 m et en diam tre de 0 80 m Le moment est maximal dans la section une profondeur 2m de la t te voir diagrammes en annexe n 27 On a donc le torseur suivant Nea 628 kN compression Mea 308 kN m Tea 100 kN Nota on a pr c demment fait l hypoth se que le sol avait la m me raideur quelque soit la profondeur o l on se trouve De plus les pieux sont articul s en t te Avec ces conditions on peut utiliser les abaques de RdM pour calculer le moment maximal dans le pieu sans passer par une mod lisation sur un logiciel Dans le cas de ce pieu Mta 320 KN m e Ferrailage du f t On d duit pour un diam tre D 0 8 m une section rectangulaire quivalente h 0 81m xb 0 46 met pour D 0 6 M h 0 59 m et b 0 37 m 68 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 On obtient alors les sections d acier r elles n cessaires par la m thode de pr dimensionnement Pour ce pieu de diam tre 0 8m As 2 81 cm par quart de section d o Asimin 4 As On choisit 6 HAT6 Asr ee 12 06 cm Aucune armature transversale n est requise d tail des calculs en annexe n 28 Le calcul avec le diagramme d interaction donne une section d armatures de 6 8 cm 6 HA 16 so
6. Figure 29 Expressions de la rigidit statique de pieux flexibles pour trois mod les de sols EC8 5 ANNEXS Clics ane nn ls nn en Ne 53 Figure 30 Mod lisation du comportement du SOl iii 55 Figure 31 Principe de mobilisation du c ne et d interaction de 2 c nes 58 Figure 32 Sch ma de la section comprim e de la semelle sur pieu ss ssssssssesssssssresesesesrsrtsrreseseses 59 Figure 33 Sch ma du Cheminement de l effort dans la semelle s sssssssssseseseseseseeereseeesessessseee sesse 59 Figure 34 Sch ma du mod le bielle tirant dans la semelle s sssssssessssssesssesesesessstersrestnesesrssserrsses ses 60 Figure 35 Sch ma de la contribution des aciers suivant une d formation donn e 6l Figure 36 Discr tisation de la section iii 62 Figure 37 contrainte dans une bande suivant la parabole rectangle 62 Figure 38 Diagramme d interaction pour une section circulaire de diam tre 0 8 m 63 Figure 39 Comparaison des sections d acier n cessaires pour des couples N M pour une section de diametre COM eme mare no otre tenons 64 10 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Tableau 1 Tableau 2 Tableau 3 Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6 Tableau 7 Tableau 8 Tableau 9 Tableau 10 Tableau 11 Tableau 12 Tableau 13 Tableau 14 Tableau 15 Tableau 16 Tableau 17 Tableau 18 Tableau 19 Tableau 20 Tableau 21 Tableau 22 Tableau 23 Tableau 24 Tableau 25 Tabl
7. Par rapport au cas n 1 o le sol tait consid r comme infiniment rigide les valeurs des p riodes ont doubl en moyenne et les r actions d appuis ont diminu Cela marque une plus grande souplesse de la structure On a beaucoup plus de masse excit e car en passant de 50 5 modes analys s la valeur du r siduel chute fortement De mani re g n rale on voit que le logiciel Graitec est plus sensible la prise en compte des raideurs des appuis car les variations sont l g rement plus importantes que pour Robot La mise en place d appuis lastiques permet de diminuer l importance des effets parasites dans la structure Une structure ainsi mod lis e a un comportement plus proche de celuir el 34 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 5 ETUDE DU BLOC N 2 Les effets du s isme sur la structure sont plus importants quand le syst me de contreventement n est pas continue jusqu aux fondations Le bloc n 2 a un parking au niveau R 1 Pour des questions d usage on y trouve des poteaux Ceux ci soutiennent en partie les voiles de contreventement des tages sup rieurs Nous allons tudier le comportement de ce bloc vis vis du s isme et comparer le comportement du mod re sur Robot et Graitec 5 1 RESULTATS DE L ANALYSE MODALE La r partition des pourcentages de masse excit e indique que le b timent a un comportement dynamique caract ris par des modes de translation pr pond rants suivant
8. contr ler les d formations et viter l apparition de fissures pr judiciables FIGURE 7 REPERAGE DES JOINTS DE DILATATION NIVEAU RDC 20 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 FIGURE 8 REPERAGE DES JOINTS DE DILATATION NIVEAU R 1 21 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 II MODELISATION ET RESULTATS 1 MODELISATION 1 1 INTRODUCTION Pour la mod lisation aux l ments finis des blocs du projet les logiciels utilis s sont Graitec Advance Design et Autodesk Robot Structural Analysis Ils permettent de calculer les efforts internes d une structure soumise diff rents types de chargements Chaque bloc ainsi d fini pr c demment a un comportement dynamique ind pendant des autres Dans un premier temps nous allons nous int resser au bloc num ro 1 Ce bloc englobe une partie du parking souterrain et d une aile du b timent Les parkings souterrains de par leur fonction n admettent que peu de voiles Or la probl matique au niveau de la r sistance sismique est que les poteaux ne transmettent pas de charge horizontale Il est donc n cessaire d avoir suffisamment de voiles chaque niveau pour pouvoir descendre l action sismique aux fondations Les fondations sous ces voiles seront plus sollicit es et c est au niveau de celles ci que l on peut s attendre a avoir le plus de sollicitations en compression mais aussi en traction Ces valeurs sont primordiales
9. la valeur de l effort normal n est pas coh rente sur la coupe en pied de voile Elle est plus faible que sur la coupe mi hauteur qui elle est coh rente De plus elle en correspond pas la cartographie qui elle est juste Lorsque l on mod lise la structure avec des appuis rigides rotul s 3 degr s de libert on retrouve des valeurs d efforts normaux coh rentes en pied de voile Les autres r sultats sont sinon tr s proches Sur Robot il faut aussi utiliser une autre analyse sismique que la NF EN 1998 1 NA 2007 19 juillet 2011 Il faut prendre les efforts normaux de r sultats r duits avec pr caution La mod lisation sur Graitec propose de bons r sultats dynamiques Les valeurs des r sultats modaux et sismiques sont tr s proches de ceux obtenus parle calcul manuel 30 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 3 PREMIERS RESULTATS SUR LE BLOC N 6 Une premi re mod lisation rapide d un bloc situ sur le parking nous renseigne sur l ordre de grandeur des r actions d appui maximales sous charge sismique Elle peut ainsi orienter sur les types d essais g otechniques r aliser lors des tudes de sol Vue UTILISATEUR Analyse 1 4 101 12 Enveope grapt ique Max or al Axes lcczux ES CE A BANT ASAR i LF Le r i e i d Te A i i A LUN zri gi l A 3 d N ri 4 il i l fr w FIGURE 18 VALEURS D ARRACHEMENT MAXI AUX APPUIS On obtient des
10. tudi 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 0 00 PER V Ra O SR de s HK m Somme cumul e des comparaisons o RS FIGURE 20 REPARTION DES ECARTS ENTRE GRAITEC ET ROBOT Il en ressort que 80 des carts sont inf rieurs 25 tout en sachant que les carts relatifs importants proviennent de valeurs faible dont leur cart est faible en valeur absolue Enfin quelque soit les types d appuis utilis s rigides ou lastiques on garde la m me r partition des carts Valeurs en annexes n 8 Ces diff rences ne viennent donc pas de la rigidit des appuis 5 4 COMPARAISON DES VOILES On continue l tude en conservant les param tres choisis l issu de l tude des r actions d appui Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 5 4 1 ETUDE DES CAS CARACTERISTIQUES e Sous poids propre seul Pour quantifier l impact de l incertitude cr e par les appuis lastiques cher Robot on compare d abord les torseurs des voiles sous chargement statique du poids propre seul 300 200 100 0 100 200 300 400 500 600 ts kN r eca 400 200 0 ts kN 200 ecar r 400 600 800 TABLEAU 16 ECARTS AB PPUIS ELASTIQUES Les appuis lastiques augmentent les carts entre les efforts normaux au R 1 L effet se propage un peu sur les voiles du RO Les carts ponctuels au R 1 proviennent de voiles en console au
11. a 0 035 0 da h 15 si lo lt max 2 by 0 2 ly gt MAX 200mm h 10 si le gt max 2 b 0 2 ly e S TABLEAU 19 TABLEAU RECAPITULATIF EC2 ET EC8 POUR LES VOILES DCM Article 9 6 2 1 NOTE 1 Clause 9 62 1 NOTE 1 et 2 9 6 2 1 NOTE 2 9 6 2 3 9 6 3 1 Clause 9 6 3 1 NOTE 9 6 3 2 9 6 4 1 5 4 1 2 3 2 4 3 4 1 2 5 4 3 4 2 1 5 4 3 4 2 6 5 4 3 4 2 8 5 4 3 2 2 9 5 4 3 4 2 4 5 4 3 4 2 10 5 4 2 4 7 52 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS ET INTERACTION SOL STRUCTURE Le dimensionnement des fondations s appuie sur les r sultats de l analyse sismique et sur l tude de sol du bureau de g otechnique Dans ce projet les fondations sont de type profondes Ce sont des pieux avec une semelle en t te et reli s entre eux par des longrines parasismiques Dans la suite de cette partie on se basera sur les r sultats g otechniques du rapport G11 pour dimensionner puis ferrailler ces l ments Ce rapport permet galement de d terminer le comportement des fondations gr ce une tude d interaction sol structure 2 1 INTERACTION SOL STRUCTURE L interaction sol structure ISS permet de repr sente le comportement combin du sol et de la fondation Pour tenir compte de l ISS on utilisera dans la mod lisation des appuis lastiques poss dant des raideurs en trans
12. annexe n 15 48 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 1 3 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES STATIQUES EUROCODE 2 1 1 9 6 1 3 1 ARMATURES VERTICALES 9 6 2 La section d armatures verticales Av r partie sur les deux faces du voile doit tre comprise entre les valeurs extr mes suivantes As vmin 0 002 Ac As vmax 0 04 Ac gt L annexe nationale ajoute comme condition minimale Clause 9 6 2 1 NOTES 1 et 2 As vmin 0 si Nea S NRa 12 As ymin 0 001 1 2 Nea Nad12 NRa e Nad12 Si Nea gt Nad 12 Avec Nka Nra Ac fca As fya Ac Nad nfod pi x bx hy x 1 2e hy L espacement entre deux barres est limit trois fois l paisseur du voile et ne doit pas d passer 40 cm 1 3 2 ARMATURES HORIZONTALES 9 6 3 Ashmin 25 des armatures verticales ou 0 001 Ac L annexe nationale donne comme condition minimale Clause 9 6 3 1 NOTE pour les b timents As hmin 0 si Neg S NRa 12 As hmin la valeur recommand e si Nea gt Na 12 L espacement entre deux barres est limit 40 cm 1 3 3 ARMATURES TRANSVERSALES 9 6 4 Il n est pas n c ssaire de mettre en place des armatures transversales si on v rifie les conditions suivantes e des barres transversales du treillis soud lt 16 mm e enrobage sup rieur deux fois Sinon la section d armatures transversales est au minimum de 0 02 Ac 49 Projet de fin d tudes D
13. des appuis selon deux m thodes Dans l tude du bloc 5 l effet de l utilisation d appuis lastiques la place d appuis rigides r v le que la structure est plus souple On obtient des d placements plus grands Les efforts se r partissent diff remment de mani re plus homog ne Au niveau des appuis les valeurs de pointes sont moins importantes La double mod lisation sur Robot et Graitec montre une r duction des diff rences de r sultats notamment celles dues des effets parasites Les r sultats sur le bloc n 2 montrent les m mes divergences observ es sur le cas simple au sujet de l effort normal Cela reprend ce qui tait observ sur la structure simple Des mauvaises gestions de concentration de contraintes sont aussi observ es dans les poutre voiles du bloc L effort sismique est r parti de mani re comparable dans les deux mod les Les diff rences observ es sur les moments peuvent s expliquer par le fait que les logiciels incluent l excentrement de la charge verticale dans le calcul Les carts sur celle ci peuvent se r percuter sur le moment 41 2015 Dimensionnement des voiles et des fondations Projet de fin d tudes IIl DIMENSIONNEMENT DES VOILES ET DES FONDATIONS Les dalles poutres et poteaux sont dimensionn s au d but de l tude sous chargement transitent pas les voiles jusqu aux fondations Leur statique Les efforts plus les Eurocodes indiquent des dispositions constructives vis
14. fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 RESUME Mon projet de fin d tudes en G nie Civil s est d roul dans le service structure de l agence SNC Lavalin d Illkirch 67 Le projet a pour but la mod lisation et le dimensionnement du nouveau centre hospitalier d Obernai 67 Le b timent s l ve sur 4 niveaux et comprend un sous sol partiel avec parking un tage de soins un h pital de jour et un EHPAD L tude statique et dynamique au stade APD de la structure en b ton arm du b timent a pour but de d terminer les dimensions des l ments porteurs suivant les exigences des normes Eurocodes Les diff rentes dispositions respecter dues au s isme ont fait l objet d une synth se pour les l ments de contreventement voiles et les fondations pieux Leur m thode de dimensionnement pour une structure de classe de ductilit moyenne DCM est aussi expos e Une double mod lisation sur Graitec Advance Design et sur Robot Structural Analysis a permis de confronter les r sultats dynamiques analyse modale et sismique et d expliquer les disparit s observables Le but est de garder un avis critique sur les r sultats obtenus d une mod lisation en vue de leur exploitation Mots cl s B ton arm s isme l ments finis analyse modal et sismique voiles de contreventement interaction sol structure fondations profondes Eurocodes Abstract My
15. flexion est pr pond rante le pr dimensionnement d termine une section d aciers beaucoup plus importante que les deux autres m thodes Le logiciel Socotec demande plus d aciers que les abaques mesure que l effort de compression est plus important e Zone o la compression est pr pond rante dans cette zone la section d acier diminue rapidement avec l augmentation de la compression Elle finit par sous dimensionner la section On note galement que si l on reste dans l intervalle o on ferraille plus qu avec la section minimale la m thode de pr dimensionnement est celle qui calcule la plus grande section d aciers 64 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 5 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES RELATIVES AUX PIEUX 2 5 1 DISPOSITIONS GENERALES ES AE A L EUROCODE 2 1 1 L Eurocode 2 1 1 a des exigences seulement pour les pieux for s EC2 1 1 9 8 5 Une section minimale d armatures longitudinales doit tre engag e celle ci d pend de la section du pieu EC2 1 1 Tableau 9 6N voir annexe n 25 On doit compter au minimum 6 barres de diam tre sup rieur ou gal 16 mm et espac es de 200 mm maximum Si le pieu est soumis de la traction cas des tirants les armatures doivent tre ancr es droits Nota les crit res de l Eurocode 2 pour les pieux for s sont les m mes que ceux du DTU 13 2 2 5 1 2 LE DTU 13 2 Le DTU 13 2 pr cise des dispositions prendre sur les
16. fr quences de vibration ne variant quasiment pas Ces dispositions suppriment l apparition d effets parasites qui sont une source d erreur pour le mod le Logiciel Graitec Robot Appuis Rigides Rigides Liaisons voile dalle Rotules Rotules Coefficient de comportement 1 5 1 5 Nombre de modes 50 50 Amortissement ZX 4 00 4 00 P riode X s 0 08 0 12 de masse modale excit e 36 57 23 11 P riode Y s 0 09 0 10 de masse modale excit e 38 24 45 56 R siduel X 36 46 20 04 R siduel Y 30 15 17 06 Arrachement moxi kN 3 198 Compression moxi kN 1896 1703 D placement maxi suivant X cm 0 27 0 80 D placement maxi suivant Y cm 0 19 0 20 TABLEAU 10 COMPARAISON DE LA STRUCTURE SUR APPUIS RIGIDES AVEC RELACHEMENT DANS LES VOILES On note que les r sultats concordEnt l g rement moins que dans le cas n 1 Comme la structure c est l g rement assouplie les appuis sont moins sollicit s On note une diminution de 5 en arrachement chez Graitec et de 11 en compression chez Robot L arrachement chez Robot n est pas repr sentatif et on peut consid rer que la compression n volue pas chez Graitec 4 3 CAS N 3 LIAISON DALLE VOILE ARTICULEE ET APPUIS ELASTIQUES Pour prendre en compte l ISS on mod lise des appuis lastiques de raideur horizontale de 200 000kN m et de raideur verticale de 106 kN m ordres de grandeur d finis d apr s les r sultats de l tude sur l interaction sol structure voir II 2 1 Cette re
17. m 0 96 0 56 0 84 0 41 1 20 0 80 Rc D 0 8 m 1 52 0 75 1 24 0 55 1 78 1 07 Rc D 1 2m 2 30 1 12 2 05 0 82 2 93 1 60 TABLEAU 24 RESISTANCE DES PIEUX EN MN 2 2 2 VERIFICATION DE NON SOULEVEMENT DE LA FONDATION Sous un effort d arrachement le pieu mobilise le frottement lat ral f t sol Cependant le sol a une capacit limit e voir nulle de r sistance la traction Son plan de rupture est inclin de Zip angle de frottement interne du sol Le pieu entra ne donc avec lui un c ne de terre dont l angle au sommet vaut Tv Pour assurer le non soul vement de la fondation le poids z 2 de terre mobilis doit donc tre suffisant pour s opposer l effort d arrachement Du fait de la proximit des pieux des c nes peuvent en partie se superposer Il faut donc faire attention de ne pas prendre en compte un m me volume de terre pour plusieurs arrachements de diff rents pieux La v rification sur deux c nes s cants et au pieu soumis l arrachement maximum est d taill e en annexes n 21 et 22 dans les deux cas le crit re est v rifi f FIGURE 31 PRINCIPE DE MOBILISATION DU CONE ET D INTERACTION DE 2 CONES Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 3 DIMENSIONNEMENT DES SEMELLES EN TETE DE PIEU La semelle en t te de pieu a pour r le de transmettre les charges de la structure vers les pieux L Eurocode 2 1 1 recommande art 9 8 1 une conception suivant l
18. me de murs Les l ments porteurs de la descente de charge statique et de contreventement ne sont pas les m mes e Syst me en pendule invers lorsque plus de 50 de la masse se trouve dans le tiers sup rieur du b timent Le contreventement du b timent est assur par des voiles qui assurent aussi la descente de charges statiques Par ailleurs les linteaux du b timent sont tr s susceptibles d tre travers s par des r servations surtout dans le cas d un h pital o de nombreux fluides circulent La liaison rigide des linteaux reliant les murs coupl s et r duisant ainsi les moments en pied de murs de 25 n a de ce fait pas t v rifi e On consid re donc un syst me de murs non coupl s Ductilit consid rer l annexe nationale de 2013 n autorise pas l usage de la DCL D autre part la DCH a des crit res applicables seulement Antilles C est pourquoi pour un projet en m tropole on choisit quasiment toujours la DCM Pour un syst me de murs le coefficient de comportement d pend e d une valeur de base qo qui est fonction de la structure du b timent et de sa ductilit tableau 5 1 Annexe n 6 e d un coefficient kw qui exprime le mode de rupture pr pond rant de la structure il d pend de la g om trie des voiles de contreventement Nota La valeur de qo n cessite la d termination de au et ar ce stade du projet ce calcul n est pas envisageable car il n cessite de conna tre la structure exacte
19. niveau du porte faux On retrouve des probl mes de contrainte localis e que Robot a du mal calculer On peut noter que ces effets sont plus importants lorsque la structure est sur appuis rigides e Sous l action sismique seule On tudie ind pendamment chaque direction du s isme Les carts sont localis s essentiellement au R 1 38 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 EX EY 400 400 200 A 200 z Q Z e x 0 A x 0 Rs A e P zZ 200 300 z gt gt 100 200 300 200 200 400 400 7 Voiles Voiles 2000 T 1000 100 200 300 Z g 0 1000 F 2000 Voiles 400 400 o Mifin o 200 1 2 o ya 200 100 200 300 400 400 F Voiles Voiles La r partition des carts relatifs annexe n 11 montre que l on tend rapidement vers l asymptote 100 Cela montre que les carts son faibles et donc que les efforts sismiques sont repris de mani re semblable dans les deux mod lisations e Voiles du R 1 et de R 2 On tudie alors la tendance des carts dans les voiles du R 1 et du R 2 seulement afin de d terminer si les gros carts se trouvent plut t dans la partie basse du b timent cause des effets des appuis voir annexe n 10 Les courbes gardent sensiblement le m me profile lorsque l on n tudie que le R 1 et le R 2 et quelque soit le type d appui Cela correlle le graphique des carts relatifs qui avait une r par
20. p y2i 42 Suivant l EC8 4 3 8 3 2 les m thodes de combinaison des composantes sismiques dans chaque direction doivent tre effectu es suivant le crit re suivant Pour deux modes i et j ils sont consid r s ind pendants si leurs p riodes v rifient Tj lt 0 9 Ti 4 15 SRSS somme quadratique des composantes ES 4 16 Elle est utilis e lorsque les modes sont ind pendants CQC combinaison quadratique compl te j Bij5 is Elle est utilis e lorsque les modes sont d pendants Dans le cas du projet les modes sont d pendants les modes sont combin s suivant en combinaison quadratique compl te 1 2 1 MAILLAGE Le maillage de type Delaunay cr e des triangles 3 ou 6 n uds Une option consistant utiliser la m thode de Kang permet de mailler plus finement des zones ETAN aO P7 NE CO PP M a Este a SERIES See RESA ERES ay SRE K TA Ka 3 7 VA RE RE h D JS A IRAILAN NIRA JA AR d gi d ARE ue LE SA RE NN PA 7472724 NEVER EES 7 BAOG IZS ENNS NAi NTT FIGURE 11 EXEMPLE TYPE DU MAILLE DELAUNAY FIGURE 12 EXEMPLE TYPE DE L OPTION KANG Le maillage de type Coons consiste diviser les bords oppos s en un nombre gal de segments Les l ments peuvent tre des triangles ou des quadrangles Le maillage est alors r gulier sur tout l l ment 23 Projet de fin d tude
21. pour le projet car suivant l effort d arrachement que l on obtient cela d fini de type de fondations S il est n cessaire de faire des fondations profondes cela a un impact non n gligeable sur le co t et la r alisation du projet 1 2 PARAMETRAGE DES LOGICIELS Tous les l ments de la structure ne sont pas liaisonn s par des encastrements parfaits Il est donc n cessaire de g rer les diff rents rel chements au niveau des liaisons entre les diff rents types d l ments Comme le contreventement est assur par les voiles il n est pas n cessaire de cr es des syst mes de portique On peut mettre des relaxations en t te et pied de voile Les poteaux sont bi rotul s en RY et RZ rep re local de l l ment Les poutres sont bi rotul es en RY et leurs extr mit s sont encastr es de 50 cm dans les voiles pour consid rer la rigidit de la liaison avec le voile Le bloc n 5 est mod lis avec les m mes hypoth ses sur Robot et Graitec figures 9 et 10 FIGURE 9 VUE DU BLOC N 5 SUR GRAITEC FIGURE 10 VUE DU BLOC N 5 SUR ROBOT 22 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 Sur Advance Design les codes des chargements permettent de les identifier pour r aliser des combinaisons de cas de charge En codant un fichier chn ont peut ainsi tester toutes les combinaisons de Newmark associ es aux autres chargements pour tudier les combinaisons d action 2Gk j ZWE i Qk i EC 8 1 3 17 o wE i
22. sa hauteur repr sentant le sol On lui applique une charge en t te effort horizontal Fh ou moment M Les valeurs des d placements translation 8 ou rotation observ s en t te permettent de d finir la raideur de la fondation kn ou km gr ce la relation suivante Fa kH 6 M ku e On prend un pieu de longueur 8m et une charge horizontale en t te de 10 000 kN Et on note les d placements en t te suivant le diam tre du pieu Diam tres m Kmoyen MN m 6 cm ku MN m 0 5 88 ISS 118 0 6 118 10 9 167 0 8 180 6 4 256 1 2 330 2 9 345 TABLEAU 21 RAIDEUR KH DE LA FONDATION EN FONCTION DU DIAMETRE DU PIEU D apr s les valeurs des r actions d appuis on fait l hypoth se que les pieux utilis s seront de diam tre 0 6 ou 0 8 m Les r sultats pour ces diam tres concordent avec la m thode de l Eurocode 8 pour 1 G 15 et 3 d cart Les diff rences proviennent de la valeur du module d Young qui reste impr cise dans cette m thode En effet la m thode pressiom trique se base sur des r sultats d essais de sol in situ qui sont beaucoup plus repr sentatifs du sol en place que la distinction par classes de sol On retiendra une raideur d appui de 200 000 KN m pour les mod lisations 2 2 DIMENSIONNEMENT DES PIEUX 2 2 1 PORTANCE DES PIEUX Pour dimensionner les fondations on s appuie sur le rapport g otechnique G11 de Fondasol Celui ci contient notamment des r sultats d essais pr ssiom triques dont un le S2
23. 10 Tabl des AbIeQUX E EA E A E A E larane este 11 EEE PAR PR RER AT AE T 12 Pr sentation de P MIRIS Sn memnnainoneumnanaunonaetuanionbn 13 13 OST AS NP UASS nennnandummanionadunnnnn 13 2 Projet du nouvel centre hospitalier d Obernai ss 13 3 MYPOI SES ausan a E A E A E A AT toi 16 FE R glementation E EEA E E EE E tn 16 SE S E EE O A E O aan E A 16 3 3 CRI I e N E E E E E O E l 3 3 1 Charges per mMansntes ssssssssnssiisnnsneranssenesnersensnrnsniranerenesnnenss nse nnisene 16 3 3 2 Charges d explotar res sr nsisnrensenerenreseensnnassrenssentesenerenerenetnnlieerneesennet ees 16 Iae MOn a A A E elite 17 3 34 E a E N E E 17 3 3 5 S isme selon PEUrocode Erernt n e ina T 17 3 4 Rep rage des joints de dilatation sin line steiiiensiisre 19 Mod lisation et r sultats renmin AA E AA 22 1 ere Ee S nr E A ES EA A T 22 1 1 grizels Vientiane EEE RS Te E 22 1 2 Param trage des logiciels nn e AAEE AEE ARE EARE OI EEE E A 22 13 Ehox durombr d modes ssl nen eiin iE E NENI N HEE PAREN RE E E REREN 24 2 Et yde d UMCASSiNOlS eatit onnon e oa aa N Aar AE di reres tentes radretnesasil rentes sn steel es PEAP EAEAN 25 21 Structure Modelis S nn nn datant 25 2 25 RESUWOTS sirisser eiei E Ea S e e a E OE E E E Tea 27 3 Premiers r sultats sur le bloc n 6 iii 31 4 R sultats comparatifs du BIOS n 5 nt an tira a a ttes 32 4 1 Cas n 1 liaison dalle voile encastr e et appuis rigides 32 4 2 Cas n 2 liaison dalle v
24. 129 KN m 130 kN m Txy 43 kN 62 kN 63 kN Somme FX 173 kN 248 kN 251 TABLEAU 3 R SULTATS SISMIQUES SOUS EX e S isme Y Robot Graitec Manuelle Appuis 1 et 2 MZ Txy Somme FY TABLEAU 4 R SULTATS SISMIQUES SOUS EY 27 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 Sur Robot 2014 l analyse sismique choisi est NF EN 1998 1 NA 2007 19 juillet 2011 On remarque que les efforts dans la structure de Robot sont environ 40 50 plus faibles que chez Graitec Dans cette analyse q est le seul param tre dont la valeur est modifiable Mais cela ne signifie pas que l erreur provient de la valeur de ce coefficient Cependant si on utilise les autres types d analyse Analyse sismique EN 1998 1 1 2004 Analyse sismique EN 1998 1 1 2004 General n importe lequel sur ARSAP 2013 quelque soit le type d analyse et Graitec Advance Design 2014 les r sultats convergent Il doit donc y avoir une erreur de param trage d un des coefficients de calcul Avec l analyse sismique EN 1998 1 1 2004 General on entre manuellement des valeurs du spectre TB TC TD le param tre de sol S et l acc l ration horizontale avg On obtient des r sultats des tableaux 5 et 6 e S isme X FIGURE 16 CISAILLEMENT EX DANS LES VOILES N 1 CHEZ GRAITEC Robot Graitec Manuelle Appui 1 54 kN 53 kN 55 kN Appui 2 49 kN 46 kN 55 kN MZ 128 KN m 129 KN m 130 kN m Txy 66 kN 62 kN 63 kN Somme FX 277 kN 248 kN 251 TABLEAU 5 R SULT
25. 14 COMPARAISON DE LA STRUCTURE SOUS APPUIS RIGIDES 5 2 DEPLACEMENTS Les d placements maximaux extraits de l analyse sismique permettent de dimensionner la taille des joints sismiques n cessaires Les blocs 1 et 2 ont des structures tr s semblables L paisseur du joint sismique entre deux blocs i et j vaut ep Dans notre cas comme les dalles des tages sont au m me niveau entre les blocs cette valeur peut tre r duite de 30 epy 0 7 dsi dsj EC8 1 4 4 2 7 Avec d a do qa q de valeur maximale des d placements de la structure dans la direction de calcul consid r e voir tableau n 14 ci dessus On a ds2 3 15 cm et ds 2 85 On obtient ici une paisseur minimale d environ 3 cm pour les deux logiciels 36 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 5 3 COMPARAISON DES REACTIONS D APPUIS L tude des efforts en pied de structure ainsi que leur localisation permet d avoir une confirmation sur le cheminement des efforts dans la structure Cela permettra ensuite le dimensionnement des fondations Une premi re comparaison est celle des r actions sous poids propre seul valeurs Tableau en annexe n 7 On compare ensuite les r actions sous chargement accidentel sismique On note en moyenne 10 d carts Des carts plus importants peuvent apparaitre quand les r actions sont de faible valeur De mani re g n rale Robot donne des valeurs plus fortes pour le mod le
26. ACTION N M 47 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 1 2 4 2 Aciers d effort tranchant La section de b ton doit avoir une r sistance Vrac capable de reprendre l effort tranchant agissant Vea Si ce n est pas le cas il faut engager une section d aciers qui apporte une r sistance Vras Dans les ceux cas il faut v rifier le non clatement de la bielle soit VRa c gt Ved OU VRa s gt VEa Et VRa max gt VEd Les formules des efforts tranchants sont en annexe n 14 1 2 4 3 V rification de l effort de glissement 6 2 5 e Effort tranchant agissant l interface de glissement Veai P VEd z bi Avec B est le rapport de l effort normal dans le b ton de reprise sur l effort total dans la zone comprim e ou dans la zone tendue En le prenant gal 1 si on se place en s curit z est le bras de levier des forces internes de la section composite b iest la largeur de l interface e Effort tranchant r sistant l interface de glissement VRdi C ot H Gn P fyg u Sin a cos a lt 0 5 v fog Ici on fait l hypoth se due les surfaces de reprise sont lisses c 0 20 et u 0 6 On doit v rifier 45 lt a lt 90 on se place en s curit et on prend a 45 N est d finie l article 6 2 2 NOTE f v 0 6 5 fx en MPa Comme p A Ai on d termine la section d aciers n cessaires Nota Une application sur un voile du bloc 2 est d taill e en
27. ATS SISMIQUES SOUS EX Les valeurs correspondent 28 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 e S isme Y FIGURE 17 CISAILLEMENT EY DANS LES VOILES N 2 CHEZ GRAITEC Robot Graitec Manuelle Appuis 1 et 2 Mz Txy Somme FY TABLEAU 6 R SULTATS SISMIQUES SOUS EY Les valeurs correspondent e N sous poids propre On calcule la descente de charge sur les appuis Les voiles de 9 m reprennent 13 5 m de dalle et les voiles de 6 m 9 m de dalle tableau 7 Robot Graitec Manuelle Voile petit c t 6 m 86 kN Voile grand c t 9 m 129 kN TABLEAU 7 EFFORT NORMAL EN PIED DE VOILE SOUS N On note une valeur faible chez Robot Graitec Robot Appuis lastiques Appuis rigides Appuis lastiques Appuis rigides Coupe haute 85 11 85 18 83 20 84 08 Coupe milieu 103 40 103 48 104 78 103 41 Coupe basse 121 68 121 77 94 33 116 27 TABLEAU 8 EFFORT NORMAL DANS LE VOILE N 1 SOUS EFFET DU POIDS PROPRE SEUL 29 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 On note tout d abord que sous appuis rigides Robot admet une valeur plus basse de 10 par rapport au calcul manuel Cela peut provenir d un effet local de concentration de contraintes que le logiciel a du mal g rer Sur Robot lorsque l on mod lise une structure sur appuis lastiques on trouve une erreur dans les r sultats r duits pour les panneaux en contact avec les appuis
28. Analysis et Graitec Advance Design Avant de d buter l tude dynamique du b timent la premi re mod lisation d une structure simple confront e au calcul manuel a r v l des erreurs qui ensuite ont persist dans la mod lisation du b timent Il est apparu qu une analyse sismique de Robot 2014 pr sente des probl mes de param trage qui ont t r solu dans la version 2015 De plus Robot prouve des probl mes quant la gestion de concentration de contraintes en pied de voiles Des erreurs apparaissent galement lorsque l on introduit des appuis lastiques la base de la structure En revanche Graitec propose des r sultats coh rents et valid s par le calcul manuel La comparaison d un m me mod le sur deux logiciels a permis de poser un avis critique sur les r sultats qui en ressortent En tant qu ing nieur c est un recul qu il faut savoir garder quant la manipulation de ces logiciels L exploitation des r sultats de l analyse sismique a ensuite conduit la r alisation d outils de calcul pour le dimensionnement et le ferraillage des voiles On obtient ainsi les aciers longitudinaux transversaux et de glissement mettre en uvre Le dimensionnement des l ments constitutifs des fondations f ts des pieux semelles en t te de pieu et longrines parasismiques suit les Eurocodes 7 et 8 Le ferraillage des pieux fait l objet de la r alisation de diagrammes d interaction N M Les dispositions constructives sur la
29. C2 5 2 7 a et 5 2 9 lo longueur de flambement voir ci apr s e Enrobage EC2 1 1 4 Cmin MAX Cminb Cmin dur ACqur y T AC urst Cdurad 10 mm Cmin max 20 mm 25 mm 10 mm 25 mm On arrondit cette valeur Cmin 30 mm 1 2 3 IMPERFECTIONS GEOMETRIQUES EC2 1 1 5 lo longueur de flambement ici les voiles sont bi rotul s lo B Iw B d fini dans Tableau 12 1 ici on consid re les deux c t s comme des bords libres B 1 I re j i ff dans le cans d une section rectangulaire i TE e Elancement h i 45 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 e Excentrement de la charge amp 6 lol 2 On retiendra ei 20 mm e V rification des instabilit s Le calcul au flambement des voiles est le m me que pour les poteaux Pour v rifier le non flambement des voiles articul s en t te et en pied on d finit une charge maximale par m tre lin aire de voile Nra kn hs b hw foa As fya Avec k 1 kn 0 93 valeur par d faut 0 86 2 1 62 As 0 Etage Epaisseur m Nga MN mi Contrainte MPa R 1 0 30 3 10 10 33 RO 0 30 3 64 12 13 R 1 et R 2 0 25 2 46 9 84 R 1 et R 2 0 22 1 97 8 95 TABLEAU 18 EFFORTS NORMAL RESISTANT DES VOILES DU PROJET Ces valeurs n tant pas atteintes atteintes dans le cadre de ce projet la v rification de la r sistance au f
30. ILLAGE DE LA ZONE DE CONFINEMENT Le rapport m canique en volume des armatures de confinement requises wa une valeur minimale de Gwa min 0 08 de plus b atya gt 3O uva Oy sy 7 0 035 AVEC b y Volume des armatures de confinement fyd owd volume du noyau en b ton fod 44 2 1 si T4 2 Te 44 1 2 1 To T si T4 lt Te O qo qo Mea Mra Nota a rapport m canique des armatures verticales d me amp v px fya fca pv repr sente le pourcentage volumique d armatures verticales d me We valeur requise du coefficient de ductilit en courbure va effort normal r duit de calcul va Nea Ac fea Esy a Valeur de calcul de la d formation de l acier en traction la limite d lasticit 4 5 hc hauteur brute de la section transversale he b ho hauteur du noyau confin par rapport l axe des armatures de confinement ho le bc largeur brute de la section transversale be hw bo largeur du noyau confin par rapport l axe des armatures de confinement Do be 2 Cmin a coefficient d efficacit du confinement gal a an as ici pour une section rectangulaires a 1 Yb 6b h n a 1 s 2b 1 s 2n s min b 2 175 8 dt diam tre minimal des barres longitudinales mm n nombre de barres dans la zone de confinement b idistance entre deux barres cons cutives dimensions g om triques voir annexe n 16 51 Projet de fin d t
31. PERSPECTIVE ARCHITECTE DU PROJET APS AU stade de l APD les acteurs du projet sont Ma tre d ouvrage Centre hospitalier d Obernai op ration conduit par La Soderec Ma tre d uvre e Studio d architecture Jean Marie Martini architecte e SNC Lavalin bureau d tudes g n raliste e C2BI conomiste e OASIS BET environnemental pr sentation de l entreprise SNC Lavalin et de l agence d illkirch en Annexe n 1 13 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Le projet consiste r aliser un centre hospitalier sur la commune d Obernai 67 Le b timent est un R 1 avec un niveau de sous sol partiel figures 2 5 Le programme comprend au sous sol 60 places de parking au RDC les secteurs hospitaliers et l administration au R 1 l h bergement EHPAD et au R 2 l h bergement SSR axonom trie fonctionnelle en Annexe n 2a L affaire est d un montant global estim 20 M d euros HT dont avec un macro lot Structure de 5 1 M d euros HT pn mr z v 19 nue ne Ir fers mn CTP an LE TE La ss ll RI Pei aa s ma Ja F BAS C Bak FAN 7 fes En E ma _ L A C1 pont 7 1 VF J A E o sa r AL 2 a S o an T me A A A D
32. Projet de fin d tudes Etude parasismique du nouvel h pital d Obernai FRESNEDA Olivier El ve ing nieur de 5 m NAL DES SC ENCES ER 4Y SNC LAVALIN INSA INSA de Strasbourg sp cialit G nie Civil Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 REMERCIEMENTS Durant ce projet de fin d tudes dans l agence SNC Lavalin d ilkirch j ai v cu une exp rience riche la fois professionnellement et humainement C est pourquoi je tiens remercier toutes les personnes que j ai pu rencontrer et notamment Fabien Zago responsable du d partement structure qui m a offert l opportunit d int grer son bureau d tudes pour travailler sur un projet tr s int ressant et qui m a donn de pr cieux conseils Cyrille Zaccomer ing nieur structure et mon tuteur de PFE qui s est tr s investi pour partager ses connaissances et r pondre mes questions ce qui a rendu cette exp rience fort enrichissante Wiliam Ho Tsai ing nieur structure pour sa disponibilit et ses explications __ Sebastion Arnold Laurent Kohler Florent Vincent et Blandine Vogel projeteurs qui m ont int gr chaleureusement dans la vie du bureau Eric Feigenbrugel chef de projet avec qui j ai travaill sur ce projet Je remercie galement Saida Mouhoubi enseignant superviseur du PFE qui m a suivi et conseill durant de projet Projet de
33. Rok Rb YR a1 YR a2 Rs gt P hi qs et Rb Qp Ab si MAX Apieu sol fsol Qs max et db kp Pie fo a p b 1 e cp et Pie O R z dz avec a max B 2 0 5 a b c tableau F 5 2 1 b min a h Des es p z dz avechs 10B Dans l Eurocode 7 fondations profondes NF P 94 262 les valeurs de Qpiev soi sont dans le tableau F 5 2 1 celles de a b et c dan le tableau F 5 2 2 et celle de qsmax dans le tableau F 5 2 3 L application num rique et les tableaux sont d taill s en annexe n 20 e Valeurs des coefficients de s curit R sistance ELS caract ristique ELS quasi permanent ELU et ELA F t en compression 0 9 1 1 1 0 F t en traction 1 1 1 5 1 0 TABLEAU 22 FACTEURS PARTIELS DE RESISTANCE yrc 57 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 Mod le de calcul Yrai Mod le de terrain YR a2 Compression Traction Compression Traction Pieux non ancr s dans la craie de classe 1 7 hors cat gorie 10 et 15 1 15 1 4 Pieux ancr s dans la craie de classe 1 7 hors cat gorie 10 et 15 1 4 1 7 1 1 Pieux de cat gorie 10 15 17 18 19 et 20 2 0 TABLEAU 23 VALEUR DES COEFFICIENTS DE MODELE POUR LA METHODE PRESSIOMETRIQUE On obtient les r sultats suivants ELS caract ristique ELS quasi permanent ELU accidentelle Compression Traction Compression Traction Compression Traction Rc D 0 6
34. X 5 a3 2 lt XGraitec 2 X z xX X x l x x y Robot x X 0 gt Xe ORSAORICY RER RHONE QIO OOS x Q 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Voiles FIGURE 22 SECTION THEORIQUES POUR LES TORSEURS AYANT UNE VALEUR DIFFERENTE DE PLUS DE 80 VOILES DU R 1 Dans la plupart des cas on remarque que ces torseurs ne sont pas dimensionnant pour l l ment Les sections d acier sont plus importantes chez Robot voir figure ci dessus 6 CONCLUSION Les mod les Robot et Graitec ont des comportements dynamiques similaires Les r actions d appuis ont tendance tre plus importantes cher Robot De plus l utilisation d appuis lastiques pour la structure induit des erreurs dans les r sultats r duits pour les panneaux Les valeurs d effort normal sont anormalement faibles au niveau de la coupe basse Elles sont diff rentes des valeurs observables sur les cartographies et d termin es par le calcul manuel Robot fait des erreurs plus importantes encore d int gration de l effort normal dans les voiles lorsque ceux ci reposent sur des appuis lastiques Le logiciel prouve des probl mes quant la gestion de concentration de contraintes Ensuite une premi re mod lisation a permis d avoir un ordre de grandeur des efforts aux appuis Les valeurs d arrachement obtenues sur les fondations ont exig l utilisation de fondations profondes La prise en compte de l interaction sol structure correspondante a t r alis e en calculant la raideur
35. X et Y 3 modes suffisent obtenir un mode r siduel inf rieur 10 ce qui signifie que plus de 90 de la masse a t excit e Logiciel Graitec Robot Ecarts Appuis Elastiques Elastiques Liaisons voile dalle Rotules Rotules Coefficient de comportement TS PS Nombre de modes 5 5 P riode X s 0 23 0 23 07 de masse modale excit e 82 61 95 06 12 45 Amortissement 5 00 5 00 P riode Y s 0 24 0 24 07 de masse modale excit e 68 53 93 29 24 76 Amortissement 5 00 5 00 R siduel X 3 81 3 25 0 56 R siduel Y 529 312 2 17 Arrachement maxi kN 434 403 8 Compression maxi kN 1788 1758 3 D placement maxi suivant X cm 1 33 1 10 17 D placement maxi suivant Y cm 1 33 0 90 30 TABLEAU 13 COMPARAISON DE LA STRUCTURE AVEC DES APPUIS ELASTIQUES 35 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 Logiciel Graitec Robot Ecarts Appuis Rigides Rigides Liaisons voile dalle Rotules Rotules Coefficient de comportement PS 1 5 n modes 5 5 P riode X s 0 12 0 11 8 de masse modale excit e 70 58 64 52 6 06 Amortissement 5 00 5 00 P riode Y s 0 10 0 10 07 de masse modale excit e 60 58 56 93 3 65 Amortissement 5 00 5 00 R siduel X 25 63 24 60 1 03 R siduel Y 19 11 16 29 2 82 Arrachement maxi kN 393 314 207 Compression maxi kN 2664 2491 6 D placement maxi suivant X cm 2 1 1 10 507 D placement maxi suivant Y cm 0 35 1 0 607 TABLEAU
36. a masse totale du b timent soit excit e Si tel n est pas le cas il faut pouvoir s assurer que tous les modes compris dans le mode r siduel n excitent moins de 5 de la totale du b timent EC8 1 4 3 3 3 1 3 24 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 2 ETUDE D UN CAS SIMPLE La taile et la complexit d un mod le augmentent le risque d erreurs de saisie pour l utilisateur et aussi de calcul pour le logiciel Ainsi une comparaison sur une premi re structure simple permet de les minimiser On peut obtenir rapidement des r sultats qui peuvent tre corr l s des calculs manuels 2 1 STRUCTURE MODELISEE Une dalla rectangulaire de 12 m par 6 m et d paisseur 25 cm est pos e sur six voiles largeur 2 x 3m sur les longs c t s et 2m sur les petits c t s hauteur 3m paisseur 20 cm Les voiles ne sont disjoints afin d viter toute interaction entre eux figures 14 et 15 Les voiles sont articul s en t te Les appuis de la structure sont lastiques en translation raideur horizontale 200 O00kN m raideur verticale 1 000 000 kN m et avec 3 degr s de libert en rotation On place un appui ponctuel sous les deux angles en pied de chaque voile Lors de l tude d un voile on les nommera par la suite appui 1 et appui 2 FIGURE 14 VUE ROBOT DE LA STRUCTURE SIMPLE 25 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 FIGURE 15 VUE GRAITEC DE LA STRUCTURE Les condi
37. armatures longitudinales et transversales Elles sont semblables pour les diff rents types de pieux Pour les pieux battus ex cut s en place et soumis des efforts de flexion le DTU exige la mise en place d une cage d armatures avec un enrobage minimal de 4 cm e _Arma tures longitudinales Les armatures longitudinales doivent de pr f rence tre d une seule longueur Si ce n est pas possible les recouvrements doivent concerner un fiers des barres maximum dans section de pieu On doit compter au moins 5 barres de diam tre minimal de 12 mm qui repr sentent au minimum 0 5 de la section du pieu e Armatures transversales Les armatures longitudinales doivent avoir un diam tre sup rieur 5 mm et tre espac es entre 10 et 20 cm Pour les pieux fa onn s l avance l espacement est r duit de moiti au niveau des extr mit s sur une longueur de 6 0 2 5 1 3 DISPOSITIONS SISMIQUES SUIVANT EUROCODE 8 POUR UNE STRUCTURE DCM L Eurocode d finit des zones particuli res du pieu o celui ci doit tre arm avec des armatures de confinement de la m me mani re qu au niveau des rotules plastiques dans un poteau EC8 1 5 8 4 1 P 65 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 Les zones concern es sont e en t te de pieu sur une longueur gale 2 sous la semelle e au changement de couche de sol sur 2 de part et d autre Pour cela dispositions prendre sont
38. du sol vis vis du pieu suit une loi lasto plastique avec une pente Ki qui repr sente ici la raideur du sol et un palier ri On fait l hypoth se que l on reste dans le domaine lastique du sol et que ri n est pas atteint NF P 94 262 Annexe 1 1 3 1 et 2 r l Ki L gende r r action frontale d placement relatif de l l ment de fondation FIGURE 30 MODELISATION DU COMPORTEMENT DU SOL Pour B gt Bo 12 Ey Roar e a f 4 B BE T 2o 2 3 peg a Pour B lt Bo 12 Ey K fa 2 65 a Avec Em module oedom trique annexe n 19 Bo 0 6 B diam tre du pieu a coefficient rh ologique par la m thode pressiom trique Eu Kr tant une raideur surfacique il est multiplier par le diam tre du pieu pour obtenir une raideur lin ique Ces raideurs suivant la profondeur sont proches car les modules Em ont des valeurs homog nes On peut assimiler une raideur moyenne lin aire dans le cas de ce projet On obtient ainsi la raideur k des appuis que l on place tous les m tres k B Kt Le guide de l AFPS pr conise un coefficient multiplicateur sur k en fonction de la zone sismique du projet one 1 a a CRIT TE TABLEAU 20 COEFFICIENT DE ZONE 55 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 En zone 3 celui ci vaut 2 k 2 B Kr On peut ainsi mod liser un pieu sur un logiciel d l ments finis muni d appuis lastiques sur
39. e mod le bielle tirant art 6 5 Les valeurs de la hauteur H et de la largeur b de la semelle sont donc li es 2 3 1 SEMELLE SUR UN PIEU Le DTU 13 2 qui n a pas t abrog pr conise un d bord ba de la semelle par rapport au pieu de 1 8 de son diam tre avec une valeur maximale de 15 cm La largeur de la semelle est ainsi fix e L effort se diffuse avec un angle de 45 partir d une profondeur d au moins 50 mm Connaissant la largeur a du l l ment porteur reposant sur la semelle on peut en d duire la hauteur minimale h de la semelle h 2 24 2 50 mm Celle ci ne peut tre inf rieur la longueur de scellement des aciers longitudinaux des pieux ni la valeur minimale de 75 cm aire comprim e FIGURE 32 SCHEMA DE LA SECTION COMPRIMEE DE LA SEMELLE SUR PIEU Dans la plupart des cas la largeur d une semelle est sup rieure la moiti de sa hauteur Cela nous place dans le cas d une discontinuit totale On peut donc v rifier que la bielle reste bien l int rieur de la semelle On en d duit l effort de traction T quilibrer avec des armatures 1 a 1 07 SF A cette section on additionne celle n cessaire la r sistance l effort tranchant FIGURE 33 SCHEMA DU CHEMINEMENT DE L EFFORT DANS LA SEMELLE be 0 5H 0 65a a lt h 59 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 3 2 SEMELLE SUI DEUX PIEUX Un semelle qui fait
40. eau 26 TABLE DES TABLEAUX FEU LES LEA ROLE 10 EN RS EEE E E ENERE 27 Donn es g om triques ana MN RE ER is nett nn e a t ones 27 R sultats sismiques SOUS EX iii snresnnesnne sn snnesnneene ess esnsenneennnns 27 R SULTATS SISMIQUES SOON a ad nan nono iohan 27 R sultats sismiques SOUS EX esse snnesrneennesnneenne esse riiki kisini 28 R sultats sismiques SOUS EY ss snresne ess snne see snne see enne esse esnsenneennnns 29 Effort normal en pied de voile sous Nine 29 Effort normal dans le voile n 1 sous effet du poids propre seul 29 Comparaison de la structure sur appuis rigides sans relachement dans les voiles 32 Comparaison de la structure sur appuis rigides avec relachement dans les voiles 33 Comparaison de la structure sur appuis lastiques sans relachement dans les voiles E E tete etre ose mMernene nan dent d nee E A ere nine d s nnt Ro ire t sn fine 34 Comparaison modales des cas n 1 ef n 3 eines 34 Comparaison de la structure avec des appuis lastiques esssessesssesessessresresresresresee 35 Comparaison de la structure sous appuis rigides 36 Ecarts absolus des efforts normaux sous G avec appuis rigides 38 Ecarts absolus des efforts normaux sous G avec appuis lastiques 38 Ecarts totaux d efforts normaux iii 40 Efforts normal r sistant des voiles du projet 46 Tableau r capitulatif EC2 et EC8 pour les voiles DCM 52 Coefficient AS ZON scscndermssrerdseser nanrena
41. et bas permettent d assurer la liaison entre les l ments b ton et ainsi la transmission des efforts figures 24 et 25 Acers de glissement attentes ha nage Acers de flexion mn Acers horizontaux E M B Acers de glissement attentes FIGURE 24 LEMENTS DE FERRAILLAGE D UN VOILE VUE EN ELEVATION b Aciers horizontaux z Acers de flexion Acers verticaux d Cmin FIGURE 25 LEMENTS DE FERRAILLAGE D UN VOILE COUPE TRANSVERSALE 43 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 1 2 1 ORGANIGRAMME DE CALCUL SUIVANT L EUROCODE 2 1 1 6 Donn es et hypoth ses e G om trie e Mat riaux e Torseur des efforts Effets du second ordre Eurocode 2 1 1 5 non Calcul en flexion compos e de la section de pied Eurocode 2 1 1 6 Sections d arma tures de V rification du flambement flexion n cessaire comme pour un poteau OUI Calcul de la r sistance l effort tranchant Eurocode 2 1 1 6 OUI Dispositions constructives Eurocode 2 1 1 9 6 Sections d arma tures de tranchant n cessaire 44 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 1 2 2 DONNEES ET HYPOTHESES e G om trie du voile FIGURE 26 SCHEMA DES DIMENSIONS GEOMETRIQUES b largeur de la section droite hw hauteur totale de la section droite e excentricit de N a dans la direction hw e ei lo 400 E
42. g om trie et du ferraillage des voiles et des pieux permettent de cr er des noyaux de b ton confin afin que ce dernier n clate pas Ces crit res ont t synth tis s partir du corpus des Eurocodes Cette partie montre l importance de la compr hension des Eurocodes et des ph nom nes m caniques Ce projet m a permis d aborder la conception d un b timent avec toute la r flexion qu il y a avec J ai pu aussi d velopper mes comp tences en termes de m thodes de calcul et de compr hension des ph nom nes physiques mis en jeu dans les structures Cela me para t tre Un bagage de connaissances n cessaire pour tout jeune ing nieur et important en tant que futur architecte En effet dans l optique de poursuivre mes tudes avec un dipl me en architecture cette exp rience en bureau d tudes structure me donnera par la suite la possibilit d avoir une vision plus transversale d un projet C est une qualit qui est de nos jours de plus en plus recherch e afin de produire des projets optimis s tous niveaux 70 Projet de fin d tudes Bibliographie 2015 BIBLIOGRAPHIE Davidocivi Victor avec D Corvez A Capra S Ghavamian V Le Corvec C Saintjean Pratique du calcul sismique Guide d application AFNOR Editions Editions Eyrolles 2013 Davidovici Victor S Lambert Fondations et proc d s d am lioration de sol sismique Guide d application AFNOR Editions Editions Eyrolles 2013 Davidovici Vic
43. gones voir figure 34 ci dessous Plus le pas est petit plus la m thode s approche de la r alit dans notre cas on prendra un centi me de diam tre Pour un diam tre inf rieur 1 2 m la diff rence d aire entre la section r elle et celle approxim e est de 0 1 Cette m thode est fiable Largeur moyenne Discr tisation en bandes CLS FIGURE 36 DISCRETISATION DE LA SECTION EE Section de b ton comprim distance au centre de la section Diagramme des contraintes dans le b ton 0 80 0 60 X E 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 0 10 0 20 0 30 0 o MPa FIGURE 37 CONTRAINTE DANS UNE BANDE SUIVANT LA PARABOLE RECTANGLE 62 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 On peut ainsi d finir pour chaque bande de cercle une largeur moyenne et une contrainte moyenne soit la contribution en flexion et en compression d une bande de cercle La somme de ces bandes repr sente la r sistance du b ton Pour qu une telle m thode soit exploitable dans un tableur on passe par la cr ation d une macro en langage VBA Comme on connait la contribution des aciers et du b ton pour une sollicitation N M donn e on peut d duire un point du diagramme d interaction En faisant varier les efforts et des sections d acier on trace les abaques voir annexe n 23 On peut ainsi v rifier que pour une section d acier on se trouve dans le domaine admissible par l interaction an
44. graduation project in civil engineering took place at the SNC Lavalin IlIkirch 67 office in civil engineering department The project focuses on the new Obernai hospital s construction 67 This four floor building includes a basement with Underground car park a care floor a day hospital and a retirement home The structure is in reinforced concrete At APD s detailed preliminary sketch step the static and dynamic study s goal is sizing the load bearing elements in order to ensure the building s stability and sustainability according to the Eurocodes standards requirements The different measures implemented due to the earthquake are summarized for shear walls and foundations piles Their design method in a DCM structure s case most common is also developed A dual modeling on Graitec Advance Design software and on Robot Structural Analysis software confronts the dynamic results modal and seismic analysis We have explained the differences between both The goal is to keep a critical eye on the modeling results for their future processing Keywords reinforced concrete earthquake finite elements modal and seismic analysis shear wall soil structure interaction pile foundation Eurocodes Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 SOMMAIRE R M CISM NIS hi RM RNA a ns 3 KEANE Se en at cdi oo one on dti E 5 Kelola EENE a A EARE AE arane see
45. imensionnement des voiles et des fondations 2015 1 4 DISPOSITIONS SISMIQUES EUROCODE 8 On traite ici les exigences pour les murs ductiles en DCM 1 4 1 CONDITION SUR L EPAISSEUR DE L EPAISSEUR byo 2 Max 0 15 h 20 Avec hs hauteur libre d tage 1 4 2 DEFINITION DES DIMENSIONS DES ZONES DE CONFINEMENT Dans les murs sismiques primaires l effort normal r duit va doit tre inf rieur 0 4 5 4 3 4 1 2 On rappelle que va NEd Ac fcd L Eurocode 8 indique des zones de rive des voiles confiner Ces zones de confinement ont une longueur le Dans ces zones la densit minimale d armatures Pmin de confinement est de 0 5 D o une section A 0 005 hw le Les armatures de confinement doivent plac es sur une hauteur her qui est le lieu o peuvent appara tre les rotules plastiques La valeur de hest d finie comme suit 5 4 3 4 2 1 h max ke H 6 Avec Hw hauteur du b timent ax pour n lt 6 niveaux 2 h pour n lt 7 niveaux La longueur de la zone de confinement L est d finie comme la distance la fibre extr me o on atteint une d formation du b ton de 3 5 o 5 4 3 4 2 6 Sa valeur minimale ne peut tre inf rieure 0 15 you 1 50 bw Ecu2 le Xu E Ecu2 c AVEC Ecu2 c 0 00035 0 1 wwa Xy va oy s 50 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 Note illustration en annexe n 16 1 4 3 FERRA
46. indiqu es l article 5 4 2 2 de l EC8 1 relatif aux poteaux La densit d armatures owarequise dans ces zones est v rifi e de la m me fa on que pour les zones de confinement dans les voiles voir 1 5 3 avec amp v 0 soit b AO yd 2 304 Va Byd D 0 035 o Ici les pieux ont une section circulaire d o Avec Do bo bo et s sont d finis ci dessous La densit minimale cwamin dans les zones critiques est de 8 Les conditions extr mes exigent un pourcentage d armatures longitudinales compris entre 1 et 4 EC8 1 5 4 3 2 2 1 P et un espacement maximal de 200mm de ces barres ECB8 1 5 4 3 2 2 11b Les armatures de confinement doivent avoir un diam tre d au moins 6 mm et un espacement s v rifiant s min b 2 175 84 Avec bo largeur du noyau confin voir figure en annexe n 26 dei diam tre des armatures longitudinales Il vaut au moins 12 mm suivant le DTU 13 2 et 16 mm pour les pieux for s suivant l Eurocode 8 66 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 5 2 TABLEAU RECAPITULATIF DTU 13 2 EC2 ET EC8 POUR LES PIEUX EN DCM Valeur Pieux Crit re Norme Article As min Barres longitudinales Section battus 2 gt 0 5 Ac DTU 13 2 8 1 2 1 3 tous Entre 1 et4 EC8 1 5 4 3 2 2 1 P Nombre Diam tre mini battus 12 mm DTU 13 2 3 1 2 1 3 EC2 9 8 5 for s 16 mm EC2 9 8 1 autres 8mm Esoacement maxi Ancrage for s seulement si effort de
47. iques Eurocode 8 issue 50 1 4 1 Condition sur l paisseur de l paiss Ur een 50 1 4 2 D finition des dimensions des zones de confinement 50 143 Ferrailage de la zone de confinement eee 51 1 44 Eifelis dusecond ordre 44 2 2 2 marrre ee eme letter era teens 52 1 5 Tableau des dispositions constructives pour des voiles ss 52 Dimensionnement des fondations et Interaction Sol Structure s seeseeessssseesssseesesreresesseseersreses 53 2 1 Interaction SO STUCIUr rentrer A EAS 53 2 1 1 D termination selon l Eurocode 8 enr enenennnee 53 2 1 2 D termination selon la partie Fondations profondes des Normes d application nationale de l Eurocode 7 sur la Justification des ouvrages g otechniques NFP 94 262 55 2 2 Dim nsionnement des PISUX ssl E NEREAREN Ea 56 2 21 POranc ES DIEUX nirnensredr neremeseiiirenneninrne teen etet tete EES Ea EN a needs 56 2 2 2 V rification de non soul vement de la fondation 58 2 3 Dimensionnement des semelles en t te de pieu is 59 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 2 3 1 S Mme ll SUrUMPpISU s site a din Nns ANON 59 2 3 2 Semele sui JEUX PIEUX scsi sis e enaA EA ENEKEN 60 2 4 D termination du ferraillage d UN pieu sis 60 24 1 Pr dimensionnement des armatures de flexion du f r 60 24 2 V rification avec le diagramme d interaction N M s ssssessssssssssssisessesesrsnsssesesreseseeseses 6l 2 4 3 Comparaison des diff rentes m th
48. la liaison entre un l ment de le structure et deux pieux fonctionne sur le mod le bielle tirant d une poutre voile Des armatures de traction sont mettre en uvre dans sa partie inf rieure Tirant FIGURE 34 SCHEMA DU MODELE BIELLE TIRANT DANS LA SEMELLE 2 4 DETERMINATION DU FERRAILLAGE D UN PIEU Dans ce projet les pieux sont consid r s comme articul s en t te Sous combinaisons sismiques on observe des efforts horizontaux importants et dimensionnants pour le ferraillage Le ferrailage de chacune des combinaisons accidentelles est tudi On retrouve alors des sollicitations de flexion compos e dans le f t Pour obtenir la valeur du moment maximum dans le f t on mod lise le pieu sous Robot On tudie en exemple ici le pieu le plus charg horizontalement 2 4 1 PREDIMENSIONNEMENT DES ARMATURES DE FLEXION DU FUT En premi re approche le ferrailage est d termin de la m me fa on que pour les voiles Comme on se trouve dans le cas d une section circulaire on raisonne sur une section rectangulaire quivalente c est dire avec la m me inertie et le m me bras de levier des aciers tendus Section circulaire de diam tre D Section rectangulaire de hauteur h et largeur b Bras de levier d Da D 2 Cmin V2 0 9 h 2 T Moment quadratique m x Dt b h 64 12 TABLEAU 25 RELATIONS GEOMETRIQUES ENTRE DES SECTIONS RECTANGULAIRES ET CIRCULAIRES 60 Projet de fin d
49. lambement n a pas lieu d tre r alis e pour les voiles 1 2 4 CALCUL DES ARMATURES DE FLEXION ET D EFFORT TRANCHANT 1 2 4 1 Aciers de flexion On rappelle que le s isme agit dans les deux sens On arme ainsi sym triquement les deux extr mit s des voiles selon la plus grande valeur obtenue e Cas d une section partiellement tendue On compare les moments r duits pour d terminer quel pivot on se trouve MEd faa d 1 29 Si Has lt Hea lt Hugc ON est au pivot B Ast Si uga lt Hag ON est au pivot A Agt MEa A Ost Est dx 1 2 2 46 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 e Cas d une section enti rement tendue Le b ton ne travaille pas en traction l quilibre de la section est assur par les aciers seuls Pour d terminer les sections d acier n cessaires on applique donc le principe fondamental de la statique en moments au centre de gravit qu une des deux zones d aciers NEa As gt A2 eo eat As2 FIGURE 27 SCHEMA DES BRAS DE LEVIER DES EFFORTS DANS UNE SECTION ENTIEREMENT TENDUS A Nga a2 si ea1 42 fua Nga 41 Asz ea a2 fua e Cas d une section enti rement comprim s utilisation des diagrammes d interaction Enveloppe Asmin ASMax 1 00 O 4 00 x Combinaisons FIGURE 28 EXEMPLE DE DIAGRAMME D INTER
50. lation et en rotation Cela influe alors sur la r ponse de la structure et il existe un risque de voir appara tre des d formations pr judiciables comme l effet de coup de fouet Il existe plusieurs m thodes pour d terminer la rigidit d une fondation profonde 2 1 1 DETERMINATION SELON L EUROCODE 8 Une premi re m thode d crite titre informatif dans l annexe C1 de l Eurocode 8 5 d finit directement les raideurs en t te de pieu raideur en translation Km raideur en rotation Kumm raideur de couplage Kam Pour cela on a le choix entre trois mod les de sol Mod le de sol Mod le 1 E E zld Mod le 2 E E zld Mod le 3 FIGURE 29 EXPRESSIONS DE LA RIGIDITE STATIQUE DE PIEUX FLEXIBLES POUR TROIS MODELES DE SOLS EC8 5 ANNEXE C 1 53 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 AVEC e E module d Young du mod le de sol E 3 G e Ep module d Young du mat riau constitutif du pieu ici Ep 33 000 MPa EC2 Tab 3 1 e E est le module d Young du sol une profondeur gale au diam tre d du pieu A une profondeur z d on a pour les trois mod les E Es soit Es 3 G e p masse volumique du sol kg m3 ici on fait l hypoth se p 2000kg ms e vs vitesse des ondes de propagation de cisaillement Ici pour un sol de classe C on choisit la fourchette basse de 180m s e G module de cisaillement du sol d fini en EC8 5 3 2 G nv Pour
51. le sol de classe C cette valeur aussi d nomm e Gmax peut tre abaiss e suivant le rapport d acc l ration du sol si celui ci est inf rieur 0 1g soit 0 98 m s Ici on rappelle qui a 0 16 et S 1 5 soit un rapport d acc l ration de 0 24 On interpole la valeur G du tableau 4 1 EC8 5 4 2 3 3 Soit G 29 MPa Et donc E 88 MPa Du fait du manque de donn es pr cises sur les caract ristiques du sol en place il est recommand de calculer les raideurs avec G entre 0 5G et 2G R sultats des raideurs en t te de pieu suivant les trois m thodes G Diam tres MPa m 29 2 0 8 29 0 8 0 5 2 29 0 6 0 8 1 2 Nota pour les mod les 1 et 2 on se place une profondeur z d d o E E Mod le 1 133 160 214 320 209 251 335 502 329 394 526 789 Mod le 2 54 111 132 177 265 182 218 291 437 300 360 480 720 Raideur en t te MN m Mod le 3 95 114 152 228 165 197 263 394 284 341 456 682 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 1 2 DETERMINATION SELON LA PARTIE FONDATIONS PROFONDES DES NORMES D APPLICATION NATIONALE DE L EUROCODE 7 SUR LA JUSTIFICATION DES OUVRAGES GEOTECHNIQUES NFP 94 262 Cette m thode prend en compte la rigidit du sol combin e celle du pieu Pour arriver cela il faut donc connaitre la rigidit du sol en fonction de la profondeur On consid re que la r action frontale
52. nexe n 24 En utilisant la section d armatures calcul e par la m me m thode que les voiles mais adapt e des sections circulaires on v rifie que cette section d finit un domaine l int rieur duquel se trouve le torseur d efforts agissants N M de chaque combinaison voir figure 36 S GEWYS N 00 As mini 1 z l Z As maxi 4 z 0 00 1 x Torseur 1 00 0 0 00 2 00 7 3 00 4 00 NA L IU F L Pa d M MN m FIGURE 38 DIAGRAMME D INTERACTION POUR UNE SECTION CIRCULAIRE DE DIAMETRE 0 8 M 63 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 4 3 COMPARAISON DES DIFFERENTES METHODES DE CALCUL D ARMATURES Pour des couples N M allant de la compression pure la traction pure sur une section de diam tre 0 8 m les sections d acier calcul es ont t d termin es par trois m thodes les abaques la m thode de pr dimensionnement manuelle le logiciel de calcul diffus par Socotec 250 Logiciel Socotec Abaques Pr dimensionnement As min AS MAX PS So Do MAUR a FIGURE 39 COMPARAISON DES SECTIONS D ACIER NECESSAIRES POUR DES COUPLES N M POUR UNE SECTION DE DIAMETRE 0 8 M e Zone o la traction est pr pond rante les abaques et le logiciel Socotec d terminent des sections d armatures tr s proches La m thode de pr dimensionnement surdimensionne l g rement e Zone o la
53. nt En parcourant pas pas toutes les positions possibles on d finit des couples N M Plac s dans un diagramme ces points d finissent la r sistance extr me du pieu pour une section d armatures donn es Pour d terminer la contribution de la section d armatures on divise cette derni re en diff rentes zones Par convention le quart sup rieur est la zone la plus comprim e ou moins tendue selon la d formation impos e Les sollicitations des aciers d pendent de la position de l axe neutre dans la section voir figure 33 ci dessous FIGURE 35 SCHEMA DE LA CONTRIBUTION DES ACIERS SUIVANT UNE DEFORMATION DONNEE Il est n cessaire de connaitre aussi la contribution du b ton et des diff rents aciers de la section L int gration de la parabole rectangle sur une portion de cercle est possible Elle fait l objet d une mise en quation de la parabole et du domaine d int gration suivant une seule variable la position de l axe neutre dans la section La r solution analytique bien que lourde est envisageable car on a un produit de fonctions trigonom triques et polynomiales que l on 61 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 peut r soudre m thodiquement Cependant lorsque l on se trouve au pivot C la section est enti rement comprim e et la parabole est tronqu e La mise en quation est alors plus complexe Pour obtenir un r sultat approch on discr tise le cercle en poly
54. nt donc suffisants e Ferrailage de la semelle La semelle en t te de pieu re oit un voile de 0 30 m d paisseur qui transmets une charge verticale de 628 kN Elle a une hauteur de 1 30 m 1 a T nt 0 7 h F a 0 30 m h 1 10m F 628 kN D o la section d acier n cessaire As As T fya As 0 127 500 soit 2 54 cm r partir dans les deux directions Choix 3 Cadres HA8 Asr elle 3 02 cm 2 7 2 DISPOSITIONS POUR LE PIEU N 15 e 0 5 mM lt Ac lt 1 0M d O Asmin 25 cm e Asimin 0 01 0 503 soit 50 3 cm2 soit 17 HA20 As 53 40 cm e Gwa 0 02 lt Gwamin 0 08 soit Un volume minimal d armatures dans les zones de confinement de 0 00161m3 mIl de pieu d o Ast 7 32 cm ml HA 12 esp 15 cm Plan de ferraillage en annexe n 30 69 Projet de fin d tudes Conclusion 2015 CONCLUSION A travers ce projet de fin d tudes j ai tudi la structure d un b timent en b ton arm dans sa globalit La d finition des hypoth ses de chargement et sur l ensemble du b timent a permis de commencer l tude par un pr dimensionnement statique des dalles poutres et poteaux de tout le b timent Cette tape faite en dialogue avec l architecte et les bureaux d tude fluides a abouti sur une structure pouvant servir de base utilisable par tous les acteurs dans la suite du projet L tude sismique a t men e sur deux logiciens de calcul aux l ments finis Robot Structural
55. odes de calcul d armatures s sssssssssssssesesessesesee 64 2 5 Dispositions constructives relatives AUX PIEUX eee 65 2 5 1 Dispositions g n rales inner 65 2 5 2 Tableau recapitulatif DTU 13 2 EC2 et EC8 pour les pieux en DECMU 67 2 6 Ferrailage des longrines parasisMiQUues sise 68 2 7 Exemple de ferraillage pour l appui 15 ess 68 2 7 1 Ferrailage du f t et de la semelle en t te de pieu ss 68 2 2 Dispositions pour l pieu N 15 side tenais eta entente ete sste 69 CONCIUSION Serenata Anne nent nee ann nn tn 70 BIDIICATABNIE sisese e e ent tente terne 71 ANNEXES srigati r e E E a ea e a EE E a a Eea 72 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 TABLE DES ILLUSTRATIONS Figure 1 Perspective architecte du projet APS seeeneereeeereeesrneeneneeseneeesnneens 13 Figure 2 Perspective architecte du projet APD teens nee 14 Figure 32 plan MOSS AP Dia iire EAA E a a lite Li EE litre sc o NE 14 Figure 4 Coupe AA AP sin nenien e eae naera NEE EDERA EIS E LEEG oa EET E Eonia eR APERE RE USERT Ninh 15 Figur s Coupe DD AP Dipoena E R EA EENET RE AENA AEn ERNER E EE Sa 15 Figure 6 Spectre de r ponse de CalCUl eee 19 Figure 7 Rep rage des joints de dilatation niveau RDC s s s sssssesssesssssesssesesesesrsrersreseeesestsrsesrsseeses 20 Figure 8 Rep rage des joints de dilatation niveau R 1 21 Figure 9 Vue d bloc n 5 sur Grafec sinistre E E e 22 Figure 10 Vue du ploc Nes s
56. oile articul e et appuis rigides 33 4 3 Cas n 8 liaison dalle voile articul e et appuis lastiques 33 5 Etude du bDIOC n 24 anse eE E aE ont nation du 35 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 os 5 1 R sultats de l analyse modale nee sense 35 52 D placements eT S EE E R NNNNA NANE 36 5 3 Comparaison des r actions d APpU S sseesssessseesrsseeresresresresresresresresresrisresriesissrerrenresrereee 37 5 4 Co mparaiom des VOIlRS siros AERE A NENS 37 5 4 1 Etude des cas caract risfiQues sessions 38 54 2 Et d du cas accident sm mater fanifiaiens He mena 40 CONCIUSION Enr E A tenant ianesanse da se tresses t tons tan t s etes ET 41 Dimensionnement des voiles et des fondations ss 42 Dim nsionnem nt d s VOIS cessent Aae IR PN EAN ENERE N REAK AAI E NAERA dre 42 1 1 lyoss AS Calculs ER RE a nn dt nent tre tes ee tee 42 1 2 Flexion compos e calcul des armatures EC2 1 1 6 7 8 et 9 42 1 2 1 Organigramme de calcul suivant l Eurocode 2 1 1 6 44 122 Donn s ef hyYpO SeS nine nee rennes seen ns 45 1 2 3 Imperfections g om triques EC2 1 1 5 45 1 2 4 Calcul des armatures de flexion et d effort tranchant ss 46 IS Dispositions constructives statiques Eurocode 2 1 1 9 6 49 1 3 1 Armatures verticales 9 6 2 inserer 49 1 3 2 Armatures horizontales 9 6 3 insu 49 1 3 3 Armatur s transversales 9 641 nne E NOE ENE 49 1 4 Dispositions sism
57. ont t d finies d apr s les donn es fournies par les fabricants et fournisseurs Les valeurs sont d taill es en Annexe n 3 3 3 2 CHARGES D EXPLOITATION L Eurocode 1 classe les espaces en diff rentes cat gories selon leur fonction usage Elles d finissent la valeur des charges d exploitation et les valeurs des coefficients de s curit consid rer On trouve ici des zones de classes A assimil es des espaces d habitation d autres de classe C car on se trouve dans un ERP des espaces de stockage et de locaux techniques ou 16 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 d autres sp cifiques aux fonctions de l on trouve au sein du centre hospitalier Ces valeurs respectent les exigences des Eurocodes et sont dans certains cas major es selon la volont du ma tre d ouvrage Les valeurs sont d taill es en Annexe n 4 3 3 3 NEIGE Le site du projet est en r gion A2 une altitude inf rieur 200m la charge de neige caract ristique vaut sk 65 daN m 2 EC1 3 La neige est l action dominante pour les zones de toiture 3 3 4 VENT Le site est en rugosit llla et r gion 2 Les coefficients d orographie de direction et de saison sont pris gaux 1 La vitesse de vent de r f rence su vent est de Vbo 24 m s EC1 4 3 3 5 SEISME SELON L EUROCODE 8 La localisation du projet et le type de b timent permettent de d finir les param tres sismiques Zone de sismicit mod
58. or celle ci n est pas encore totalement fig e On se base sur des valeurs forfaitaires indiqu es dans l Eurocode 8 selon le type de contreventement utilis De plus dans la plupart des cas nous ne sommes pas en b timent courant De par sa g om trie globale il n y a pas lieu de chercher v rifier la r gularit du b timent En effet un de ces crit res est que les voiles du b timent soient continus des fondations au sommet du b timent La pr sente d un parking souterrain rend ici la chose impossible Dans toute l tude qui suit il sera donc consid r comme irr gulier La valeur de qo donn e dans le tableau 5 1 est alors diminu e de 20 5 2 2 1 3 pour un b timent r gulier Comme le b timent a une ductilit moyenne et est form de murs non coupl s qo 0 8 3 0 soit qo 2 4 q qo kw gt 1 5 18 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 1 De plus ky creo Sachant que y Te hwi et et Iwi respectivement hauteur et longueur du mur i on lwi peut retrouver ces valeurs rapidement l aide du mod le num rique r alis On obtient dans le cas du bloc n 2 x 0 80 1 0 8 q 0 8 3 0 3 q 1 44 Le coefficient de comportement est inf rieur 1 5 valeur minimale que donc on retiendra Spectre de r ponse tous les coefficients d finis pr c demment permettent de prendre en compte des diff rents facteurs influents sur la valeur de l action
59. orteurs horizontaux et verticaux sont consid r es encastr es on a une structure tr s rigide Celle ci vacue que tr s peu d nergie et les efforts en pied sont alors importants Logiciel Graitec Robot Appuis Rigides Rigides Liaisons voile dalle Encastrements Encastrements Coefficient de comportement 1 15 Nombre de modes 50 50 Amortissement 4 00 4 00 P riode X s 0 10 0 11 de masse modale excit e 25 94 29 76 P riode Y s 0 09 0 10 de masse modale excit e 29 61 48 58 R siduel X 34 92 9 58 R siduel Y 26 00 4 85 Arrachement moxi kN 420 416 Compression maxi kN 1873 1793 D placement maxi suivant X cm 0 32 0 30 D placement maxi suivant Y cm 0 22 0 20 TABLEAU 9 COMPARAISON DE LA STRUCTURE SUR APPUIS RIGIDES SANS RELACHEMENT DANS LES VOILES Les deux logiciels donnent des r sultats tr s proches sur toutes les valeurs On note qu avec des valeurs d arrachement de l ordre de 420 kN le choix de fondations profondes semble s imposer 32 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 4 2 CAS N 2 LIAISON DALLE VOILE ARTICULEE ET APPUIS RIGIDES Le fait de rel cher les liaisons entre les voiles et les dalles est une approche beaucoup plus r aliste Les chainages r alis s ne forment pas des encastrements parfaits mais des appuis rotul s Ces rel chements conf rent une l g re souplesse suppl mentaire la structure La masse excit e est l g rement plus importante Les
60. pr sentation est plus juste vis vis des r actions d appuis et des r partitions des efforts dans la structure par rapport des appuis rigides qui ne correspondent pas une r alit physique dans le cas d un sol argileux cas d Obernai 33 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 Logiciel Graitec Robot Ecarts Appuis Elastiques Elastiques Liaisons voile dalle Encastrements Encastrements Coefficient de comportement 1 5 1 5 Nombre de modes 5 5 Amortissement 4 00 4 00 P riode X s 0 19 0 20 de masse modale excit e 78 58 81 55 P riode Y s 022 0 23 de masse modale excit e 74 90 76 95 R siduel X 3 08 4 37 R siduel Y Z 2 55 2 77 Arrachement maxi kN 354 333 Compression maxi kN 1250 1078 D placement maxi suivant X cm 0 97 0 80 D placement maxi suivant Y cm 0 95 0 70 TABLEAU 11 COMPARAISON DE LA STRUCTURE SUR APPUIS ELASTIQUES SANS RELACHEMENT DANS LES VOILES Les deux logiciels donnent des r sultats tr s proches sur toutes les valeurs Ecarts entre le cas n 1 etle cas n 3 Graitec Robot P riode X s 90 82 Masse modale X 203 174 P riode Y s 144 130 Masse modale Y 153 58 Masse du r siduel X 90 54 Masse du r siduel Y 90 43 Arrachement maxi kN 16 20 Compression maxi kN 33 44 D placement suivant X cm 203 167 D placement suivant Y cm 332 250 TABLEAU 12 COMPARAISON MODALES DES CAS N 1 ET N 3
61. r e zone 3 Acc l ration maximale correspondant un sol r f rence de type A sol de type rocheux Qgr 1 1 m s Cat gorie d importance du b timent IV EC8 1 tableau 4 3 Annexe n 5 Coefficient d importance y 1 4 D o Qg Qg y 1 1 1 4 dg 1 54 m s En l absence de rapport de mission g otechnique G2 AVP on prend en compte un sol de classe C soit un param tre de sol S gal 1 5 Coefficient de comportement pour les actions sismiques horizontales q le coefficient de comportement permet de consid rer la r ponse l accumulation d nergie d une structure hyperstatique Il exprime ainsi la dissipation de l nergie suivant le type de structure Plus celui ci est lev plus il y a d nergie est dissip e Les efforts qui transitent dans la structure sont moins importants gt Le coefficient de comportement d pend du mat riau et du mode de contreventement du b timent Pour des structures en b ton arm l Eurocode 8 propose le classement suivant pour d crire le type de contreventement 17 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 e Syst me ossature portiques e Murs coupl s deux murs dans le m me plan sont reli s par un linteau qui r duit les moments en pied de murs de 25 e Syst me noyau 4 murs pleins li s qui cr ent une forte r sistance la torsion e Contreventement mixte contreventement assur par un syst me de portiques et un syst
62. roul en conformit avec les Eurocodes 7 et 8 Le ferraillage dans les pieux a t calcul gr ce au diagramme d interaction N M Ces calculs de dimensionnement sont accompagn s de synth ses sur les dispositions constructives exig es par les normes Toutes les tapes de l tude ont t r alis es en conformit avec des r gles Eurocodes qui sont en vigueur actuellement 12 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 PRESENTATION DE L ETUDE 1 OBJET DE L ETUDE Le PFE porte sur l tude d un cas concret Un pr dimensionnement statique des poteaux poutres et dalles du b timent est n cessaire l tude parasismique Le but de pouvoir de mod liser la structure sur deux logiciels de calcul L analyse des r sultats des deux cas est sujette une r flexion Les valeurs obtenues ne peuvent tre directement prises pour acquis Par ailleurs la compr hension du param trage est importante L objectif est ainsi d arriver mettre en vidence la validit ou non des r sultats des deux logiciels vis vis du calcul manuel th orique La suite de l tude traite de l exploitation des r sultats sismiques torseurs des voiles et r actions aux appuis Le dimensionnement et les dispositions constructives pour les voiles et les pieux terminent l tude sismique de la structure 2 PROJET DU NOUVEL CENTRE HOSPITALIER D OBERNAI a TS DE Himi Ma PR mE FFT thus FEI Li L E ii te FIGURE 1
63. s Mod lisation et r sultats 2015 N ARIAN ERRA FIGURE 13 EXEMPLE TYPE DU MAILLAGE DE COONS Dans le cas de cette tude le b timent est analys dans son ensemble Or mailler finement est int ressant lorsque l on s int resse des ph nom nes locaux ce qui n est pas le cas ici Mailler des zones finement n aurait pour effet que d alourdir les calculs Cependant le maillage de Coons n est pas adapt notre cas car le rapport des longueurs des l ments n est pas constant Il a donc t retenu de mailler avec le maillage de type Delaunay qui s adapte le mieux la g om trie du mod le Pour garder un quilibre entre pr cision et lourdeur de calcul la longueur des l ments a t fix e 0 4m Pour le bloc n 2 qui sera tudi par la suite on obtient Un mod le compos de 314 l ments dont 73 filaires le maillage a 35335 n uds chez Robot et 35476 n uds chez Graitec 0 4 de diff rence Cette dimension est importante car elle doit permettre d viter les incoh rences de maillage De plus comme les torseurs en pied de voiles sont calcul s au niveau de la premi re demi maille basse plus la maille est petite et plus le calcul sera effectu proche de la base du voile Le torseur sera alors plus juste notamment sur la valeur du moment source des figures manuel d utilisation Autodesk Robot docs autodesk com RSA 2013 FRA 1 3 CHOIX DU NOMBRE DE MODES Il est n cessaire qu au moins 90 de l
64. s tentes toetesa caisse tsaeres osier tes enne ressens se etre este 55 Raideur kH de la fondation en fonction du diam tre du pieu eesss sesessessreerereeressresee 56 Facteurs partiels de r sistance Yre iii 57 Valeur des coefficients de mod le pour la m thode pressiom trique 58 R sistance d s pieux en MN nnnnniina anti NON 58 Relations g om triques entre des sections rectangulaires et circulaires 60 Tableau r capitulatif EC2 EC8 et DUT 13 2 des dispositions constructives pour les 11 Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 INTRODUCTION Lors d un projet de construction le risque sismique doit tre pris en compte Pour cela les normes de construction indiquent les dispositions prendre pour que la structure soit con ue et construite de mani re r sister aux actions sismiques sans effondrement local ou g n ral conservant ainsi son int grit structurale et une capacit portante r siduelle apr s l v nement sismique Eurocode 8 1 2 1 1 P J ai effectu mon Projet de Fin d Etudes au sein du service Structure du bureau d tude SNC Lavalin d illkirch 67 Le sujet porte sur la conception structurelle du nouvel h pital d Obernai 67 Il conclut ainsi ma formation en g nie civil l INSA se Strasbourg La construction d un h pital Obernai 67 exige une conception parasismique de la structure Cette tude fait appel de nombreuses q
65. sismique On peut alors calculer l acc l ration de calcul Sa qui agit sur le b timent dans une direction en fonction de la p riode T propre au b timent Dans de cas du projet ce spectre d acc l ration est d crit dans la figure 6 ci dessous La valeur sur le palier est de 3 85 m s2 S T dans le cas de ce projet 4 50 4 00 3 50 T 3 00 E 2 50 2 00 1 50 1 00 0 50 0 00 O N CO EN oO T s FIGURE 6 SPECTRE DE REPONSE DE CALCUL 3 4 REPERAGE DES JOINTS DE DILATATION Projet de fin d tudes Pr sentation de l tude 2015 Afin de prendre en compte les d formations du b ton dues au retrait fluage et aux variations thermiques la norme recommande EC2 1 1AN Clause 2 3 3 3 NOTE que la structure soit divis e en blocs ind pendants Sur le site d Obernai 67 situ dans l Est de la France la plus grande dimension des blocs en plan ne doit pas d passer 35 m le b timent est ainsi divis en six blocs s par s par des joints de dilatations Ils sont rep r s sur les plans de RAC et du R 1 sur les figures 7 et 8 Les ailes Nord Est et Sud Est ont une longueur sup rieure 35 m elles ne respectent pas les longueurs maximales pr conis es Cependant compte tenu du fait que le b timent est isol par l ext rieur il sera faiblement soumis aux variations thermiques La mise en place d une bande de clavetage qui sera referm e apr s que le b ton ait effectu la majeure partie de son retrait suffit
66. tions sismiques sont les suivantes sol de classe C zone mod r e b timent de classe IV q 1 5 Analyse sismique sur Robot 2014 NF EN 1998 1 NA 2007 19 juillet 2011 26 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 2 2 RESULTATS Apr s un premier calcul une analyse modale avec 10 modes permet d exciter plus de 90 de la masse On obtient les r sultats sismiques et modaux suivants tableau 1 On compare ces r sultats avec une v rification manuelle des valeurs e R sultats modaux Robot Graitec Ecart Robot P riode du mode principal x y masse modale x y TABLEAU 1 R SULTATS MODAUX Les r sultats modaux concordent e Donn es de la structure 1 dalle 025m 12 6 72m TABLEAU 2 DONN ES G OM TRIQUES La masse totale de la structure est de 688 kN Dans les deux directions nous sommes sur le palier du spectre Sal vaut 3 85 m s la somme des efforts tranchants en pied de voile dans le sens X vaut 251 kN et dans le sens Y vaut 238 kN D apr s les torseurs calcul s par Graitec on a la somme des efforts tranchants suivant l axe X soit la somme des efforts tranchants dans les voiles du grand c t De m me la somme des efforts tranchants suivant l axe Y soit deux fois l effort tranchant dans le voile du petit c t correspond l effort sismique suivant Y e S isme X Robot Graitec Manuelle Appui 1 36 KN 53 kN 55 kN Appui 2 32 KN 46 kN 55 kN MZ 91 kN m
67. tition semblable chaque tage Cela montre que les carts rencontr s sont proportionnels la valeur de la sollicitation d o des valeurs importantes au R 1 39 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 Somme des carts sur N par tage kN Effort G EX EY R 2 100 98 75 54 41 23 R 1 175 96 36 72 265 1 RO 841 51 77 04 717 79 R 1 5776 73 523 58 660 77 TOTAL 6543 26 334 28 166 85 TABLEAU 17 ECARTS TOTAUX D EFFORTS NORMAUX 5 4 2 ETUDE DU CAS ACCIDENTEL On obtient alors la r partition des carts relatifs sur les 3 composantes des torseurs 100 A 60 oz FA os A p 30 M 4 x 10 07 Pourcentage culum des carts FIGURE 21 EVOLUTION DU POURCENTAGECUMULE DES ECARTS DES EFFORTS DANS LES VOILES ENTRE ROBOT ET GRAITEC Les torseurs des efforts dans les voiles sont exploit s pour calculer le ferrailage de ces l ments est donc n cessaire de quantifier quelles sont des r percutions sur les sections d acier Pour cela nous tudions les voiles o les torseurs ont des carts importants et o les efforts sont importants On se place au niveau du R 1 On consid re tous les torseurs dont au moins une des valeurs est diff rente de 80 minimum entre Robot et Graitec On calcule le ferraillage longitudinal th orique mettre en uvre 40 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 7 6 x i X X v XX EA A X X
68. tor Moniteur r f rence technique La construction en zone sismique Le Moniteur 1999 DTU 13 2 Travaux de fondations profondes pour le b timent Eurocode 1 EN 1991 Actions sur les structures Eurocode 2 EN 1992 Calcul des structures en b ton Eurocode 8 EN 1998 Calcul des structures pour leur r sistance aux s ismes Philipponnat Gerrard B Hubert Fondations et ouvrages en terre Editions Eyrolles 1997 Plumier Andr Deg e Herv Conception parasismique dans le contexte de l Eurocode 8 2011 Roux Jean Pratique de l Eurocode 2 Eyrolles 2009 Saintjea n Claude Introduction aux r gles de construction parasismique Applications courantes de l EC8 la conception des b timents AFNOR Editions Editions Eyrolles 2014 71
69. traction Enrobage mini Barres transversales Diam tre mini battus 5mm DTU 13 2 2 1 2 1 tous 6 mm ECB8 1 5 4 3 2 2 10 Espacement maxi Zones confiner comme des poteaux Longueur des zones tout 2 sous la semelle de part et EC8 1 critiques d autre d un changement de couche a wa Gwd min tous 8 5 4 3 2 2 9 TABLEAU 26 TABLEAU RECAPITULATIF EC2 EC8 ET DUT 13 2 DES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LES PIEUX 67 Projet de fin d tudes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 2 6 FERRAILLAGE DES LONGRINES PARASISMIQUES Afin d vier les d placements relatifs entre les fondations un r seau de longrines parasismiques relie les semelles en t te de pieu Elles travaillent en traction ou en compression Les dimensions minimales donn es l article EC8 1 5 8 2 3 AN exigent une hauteur et une largeur minimales de 0 30 m la section d aciers longitudinaux doit reprendre un effort de traction de 0 3 S Nga O Nea est la moyenne des efforts verticaux agissants sur les l ments que la longrine relie On a a agr sol de classe A g ici 1 1 9 81 On rappelle que dans le cas de notre projet a S 0 17 Dispositions minimales pour les armatures longitudinales EC8 1 5 8 2 5 AN e section minimale de 3 cm e densit minimale 0 2 sur chaque face lat rale Un calcul de ferraillage est d taill en annexe n 29 2 7 EXEMPLE DE FERRAILLAGE POUR L APPUI 15 2 7 1
70. ualit s d un ing nieur structure Ce sujet de projet de fin d tudes conclut ainsi ma formation en g nie civil Il se d roule dans le service Structure du bureau d tude SNC Lavalin d Illkirch Il porte sur l tude parasismique du nouvel h pital d Obernai L tude se d compose en plusieurs tapes Afin de se familiariser avec le projet et de d finir toutes les hypoth ses du projet on effectue le pr dimensionnement statique de tous les voiles poteaux dalles et poutres du b timent Cette premi re tape permettra galement au bureau d tudes fluides de r aliser une pr synth se des r seaux La mod lisation sur deux logiciels d l ments finis a pour but de recr er au mieux le comportement de la structure r elle Une premi re approche sur un mod le simple et v rifiable manuellement a permis de comprendre le param trage des logiciels Deux des b timents du projet sont ensuite mod lis es Une comparaison des valeurs caract ristiques obtenues r sultats modaux efforts dans les l ments de contreventement et les fondations nous permet d mettre un avis critique vis vis des calculs effectu s et des r sultats Enfin la derni re partie de l tude porte sur le dimensionnement des l ments de contreventement et des fondations profondes partir des torseurs issus des mod lisations Les voiles ont t dimensionn s et leur ferrailage d termin suivant les Eurocodes 2 et 8 Le dimensionnement des pieux s est d
71. udes Dimensionnement des voiles et des fondations 2015 1 4 4 EFFETS DU SECOND ORDRE 4 4 2 2 2 I n y a pas lieu de v rifier les effets du second ordre si le coefficient de sensibilit 6 major 0 8 v rifie la condition suivante P d 0 2 lt 0 10 Voot Avec Pto charge verticale issue de la situation sismique de calcul Piot Nea dr d placement relatif de calcul entre tages Viot effort tranchant sismique total au niveau consid r Vioi Ved h hauteur entre tages Si 0 1 lt lt 0 2 les effets dus l effort sismique sont multiplies par 1 1 8 4 4 2 2 4 1 5 TABLEAU DES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR DES VOILES Valeur As vmin As vmax Espacement Asv Ashmin Espacement Ash Armatures tranchant d effort paisseur de l me bwo Effort normal r duit Va Hauteur de la critique cr zone Longueur critique en rive le Densit minimale d arma ures Pmin Rapport m canique en volume des armatures de confinement requises wa Owa Epaisseur du mur bw Augmentation de l effort tranchant Vea Crit res EC2 0 002 Ac AN 0 04 Ac min 400mm 3 hy max 0 25 Asv 0 001 Ac AN 400 MM 0 02 Ac si n cessaire Crit res EC8 DCM gt max 0 15 h 20 lt 0 4 2 xl hsi n lt 6 niveaux 2 x hsi n lt 7 niveaux gt min 0 15 ly 1 50 x b 0 5 max lw Hy 6 lt her lt min lt 0 08 b gt 30 Uy Va wy Esy
72. ur ROBOT HR RL RE MAR MN Reine eee 22 Figure 11 Exemple type du maille Delaunay siens 23 Figure 12 Exemple type de l option Karnig ns iisiseesnrnereeererssreereneeesneessnnesses 23 Figure 13 Exemple type du maillage de Coons seen 24 Figure 14 Vue Robot de la structure SIMplEe esseenssessessssesesessrssessessresessesesesresersesesesteseessesseseeseeesrsseseese 25 Figure 15 Vue Graitec dela strUctUTS Annie iinit nn ai EE E E 26 Figure 16 Cisaillement EX dans les voiles n 1 chez Graitec ss 28 Figure 17 Cisaillement EY dans les voiles n 2 chez graitec ss 29 Figure 18 Valeurs d arrachement maxi AUX GPPUIS eee 31 Figure 19 Vue Graitec du bloc 6 avec les poteaux en sous s01 31 Figure 20 R partion des carts entre Grai tec et Robot 37 Figure 21 Evolution du pourcentagecumul des carts des efforts dans les voiles entre Robot et GTANRBC sus E E nitianine 40 Figure 22 Section th oriques pour les torseurs ayant une valeur diff rente de plus de 80 voiles URLs A A E A E A A E EAT 41 Figure 23 Sch ma des efforts agissants sur Un voile 42 Figure 24 l ments de ferraillage d un voile vue en l vation se 43 Figure 25 l ments de ferraillage d un voile coupe transversale 43 Figure 26 Sch ma des dimensions g om triques 45 Figure 27 Sch ma des bras de levier des efforts dans une section enti rement tendus 47 Figure 28 Exemple de diagramme d interaction N M ss 47
73. valeurs importantes de l ordre de 800 kN en traction Ces r sultats semblent nous orienter vers un syst me de fondations profondes par pieux En effet pour reprendre l effort d arrachement les pieux mobilisent un effort de frottement sur toute leur surface p riph rique ce qui est impossible avec des semelles superficielles FIGURE 19 VUE GRAITEC DU BLOC 6 AVEC LES POTEAUX EN SOUS SOL Le choix de fondations profondes implique la prise en compte de l interaction sol structure sp cifique ce type de fondations EC8 5 6 Il se mat rialise par la mise en place d appuis lastiques qui poss dent une certaine raideur en translation Ils restent en revanche articul s autour des trois axes car aucun l ment de structure n est encastr en pied 31 Projet de fin d tudes Mod lisation et r sultats 2015 4 RESULTATS COMPARATIFS DU BLOC N 5 La structure du bloc n 5 a rapidement t fig e Une premi re tude sur ce bloc permet d analyser le comportement d une structure sous sollicitations dynamiques il faut avoir connaissance de ses param tres modaux fr quences propres modes propres et coefficients modaux d amortissement On tudie aussi l influence de certains param tres types d appuis et liaisons dalle voile 4 1 CAS N 1 LIAISON DALLE VOILE ENCASTREE ET APPUIS RIGIDES En mod lisant une structure sur appuis rigides rotul s trois degr s de libert en rotation et dont les liaisons entre les p

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