rapport_pfe_conception_etude_casa_anfa_tour_bureau.pdf

Projet de Conception et de calcul dun immeuble en R+10 avec 2SS

Tour Bureaux Casa ANFA

Mmoire du Travail de Fin dEtude pour Lobtention du

diplme DIngnieur de lEcole Marocaine des sciences de

lingnieur de Rabat

Ralis par : Mr. Houssam LAAJIJ

Mr. Alaa Eddine EL BACHRI

Encadr par : Mr. Ali AZIZI (EMSI)

Mr. Moncef ZAIDOUH (PYRAMIDE ING.)

Juillet 2015

Conception, tude et dimensionnement dun R+10 2SS

Casa Anfa + tude technico-conomiques

Projet de fin dtude Juillet 2015 Page | 1

Ddicace

A ma chre grand-mre et cher grand pre que Dieu ait leurs mes.

A mes chers parents en tmoignage de ma reconnaissance pour leur amour, leur

affection ainsi que les sacrifices quils ont consentis pour mon ducation et ma

formation.

ma sur et mon frre pour leur soutien.

A mes enseignants auxquels je rends un grand hommage pour leur apport sur mes

connaissances le long du cursus de mes tudes.

A mes amis et tous qui me sont chers en reconnaissance dune confiance que les

mots ne sauraient dcrire.

Je ddie ce modeste travail

Houssam LAAJIJ




Ddicace

Ddicaces A mes trs chers parents Mokhtar et Jamila ;

Aucune ddicace ne saurait exprimer l'amour, lestime, le dvouement et le respect

que j'ai toujours eu pour vous.

Rien au monde ne vaut les efforts fournis pour mon ducation et mon bien tre.

Ce travail est le fruit de vos sacrifices que vous avez consentis pour ma

formation.

A mes trs chers frres et sur, Assaad, Amir et Amira.

Tout d'abord je vous remercie pour votre fraternit et votre sincre affection et en

tmoignage de l'attachement, de l'amour que je porte pour vous, je vous ddie ce

travail avec tous mes vux de bonheur, de sant et de russite.

A tous les autres membres de ma famille et mes ami(e)s Veuillez trouver dans ce

modeste travail l'expression de mon affection

El Bachri Alaa Eddine




Remerciements Au terme de notre modeste travail de fin dtudes, nous exprimons toute notre gratitude

et sincre dvouement notre DIEU tout puissant qui nous a donn la volont et la force

pour laborer ce travail.

Aucune uvre humaine ne peut se raliser sans la contribution dautrui. Ce projet de fin

dtudes naurait su parvenir sa russite sans le prcieux encadrement qui nous a t accord.

Ainsi nous nous permettons dadresser nos sincres remerciements Mr ALI AZIZI, qui

nous a fait lhonneur de nous encadrer. Nous tenons lui exprimer notre profonde

reconnaissance pour cet encadrement, les conseils quil nous a prodigus, le temps quils nous

ont accord pour achever ce travail ainsi que leur suivi tout au long de la priode du stage.

Nous adresserons nos remerciements sincres au directeur de lorganisme

PYRAMIDE INGENIERIE Mr LAFQUIR Jamal, pour lopportunit quil nous a

offert en nous acceptant en tant que stagiaire dans le cadre de mon projet de fin

dtudes au sein de la socit.

Nos vifs remerciements sadressent galement notre encadrant externe Mr ZAIDOUH

MONCEF, Ingnieur structures et chef de projet PYRAMIDE INGENIERIE pour ses

orientations, ses conseils et son soutien moral, malgr ses nombreuses proccupations.

Ainsi que lensemble du personnel de PYRAMIDE INGENIERIE pour leur accueil

sympathique et leur coopration professionnel.

Je tiens remercier aussi toute lquipe pdagogique dEMSI et le s intervenants

professionnels responsables de la formation gnie civil pour avoir assur la partie

thorique de celle-ci, ainsi que les membres du jury pour avoir accept de juger

mon travail.

Enfin, que toute personne ayant contribu de prs ou de loin la russite de ce travail

trouve ici

Lexpression de notre profonde reconnaissance.




Rsum

Le projet consiste en ltude, conception et dimensionnement dun btiment R+10 en bton

arm appartenant au projet TOURS VEGETALES de Yasmine orfvres de l'immobilier ,

la tour est situ en zone sismique 2, variante en dalle pleine et dalle champignon, et tude

technico-conomique des 2 variantes.

Le btiment est situ dans le quartier Anfa Casablanca, il est compos de deux sous-sols

usage parking, un Rez-de-chausse usage commerce, 10 tages usage bureaux et une

terrasse non accessible.

Dans un premier temps, il nous a paru utile de prsenter une brve description des diffrents

systmes de contreventement, leur conception ainsi que lvolution de calcul de ces systmes.

Le travail consiste dans un premier temps choisir la conception du btiment suivant les rgles

de lart, ensuite faire le pr dimensionnement des poutres et des planchers, afin deffectuer un

calcul manuel de la descente de charges qui a permis de dimensionner les poteaux.

Une tude sismique a t effectue selon les rgles de construction parasismique marocaines

RPS 2000 dont la structure a t jug rgulire, alors le calcul de leffort sismique a t effectu

par la mthode statique quivalente.

Nous avons effectu la modlisation en utilisant le logiciel Autodesk CBS et le calcul des

diffrents lments a t fait par le logiciel de calcul de structure Autodesk Robot dont les

rsultats ont ts compar ceux que nous avons trouv par un calcul manuel.

A la lumire des rsultats obtenus, nous avons pu laborer une conclusion gnrale ainsi que

quelques recommandations.




Sommaire Ddicace .................................................................................................................................................... 1

Remerciements ............................................................................................................................................ 3

Rsum ...................................................................................................................................................... 4

INTRODUCTION ............................................................................................................................ 10

I. GENERALITES : ........................................................................................................................ 11

1. Prsentation de Pyramide Ingnierie ......................................................................................... 11

1.1. Identification de lentreprise .............................................................................................. 11

1.2. Services et champs dactivit ............................................................................................. 11

1.3. Projets raliss .................................................................................................................. 12

2. Description du projet ................................................................................................................ 13

2.1. Prsentation gnrale du projet ........................................................................................ 13

2.2. Prsentation architecturale du projet ............................................................................... 14

2.3. Prsentation structurale du btiment tudi .................................................................... 15

3. Gnralits sur IGH................................................................................................................... 15

3.1. Dfinition et Classification des IGH .................................................................................. 15

3.2. Conception des IGH ......................................................................................................... 16

4. Hypothses de calcul ................................................................................................................. 21

4.1. Rglements en vigueur ...................................................................................................... 21

4.2. Caractristiques des matriaux ......................................................................................... 21

4.3. Les combinaisons ............................................................................................................... 21

4.4. Les charges ........................................................................................................................ 21

5. Donnes gotechniques ............................................................................................................ 22

5.1. Caractristiques du site ..................................................................................................... 22

5.2. Types de fondations .......................................................................................................... 22

6. Donnes sismiques .................................................................................................................... 23

7. Scurit incendie ....................................................................................................................... 24

7.1. Gnralits sur les Etablissements Recevant Publics (ERP) .............................................. 24

7.2. Stabilit au feu ................................................................................................................... 25

II. CONCEPTION ET PRE-DIMENSIONNEMENT : ............................................................ 27

1. Contraintes architecturales ....................................................................................................... 27

2. Systme de contreventement .................................................................................................... 28

2.1. Contreventement horizontal ............................................................................................ 28

2.2. Contreventement Vertical : .............................................................................................. 29




3. Choix de type de planchers : ................................................................................................... 30

3.1. Dalle pleine en bton arm : ............................................................................................. 30

3.2. Dalle champignon : ............................................................................................................ 31

4. Pr-dimensionnement des lments structuraux : .................................................................... 32

4.1. Les voiles ........................................................................................................................... 32

4.2. Les poteaux ....................................................................................................................... 33

4.3. Les poutres : ...................................................................................................................... 34

4.4. Dalles ................................................................................................................................. 34

III. ETUDE SISMQUE : .............................................................................................................. 37

1. Gnralits ................................................................................................................................ 37

1.1. Comportement des btiments vis--vis du sisme ........................................................... 37

1.2. Les rgles parasismiques : .................................................................................................. 40

1.3. Rglement parasismique marocain .................................................................................... 41

1.4. Conception parasismique .................................................................................................. 41

2. Calcul sismique : ........................................................................................................................ 42

3. Critres de rgularit ................................................................................................................ 42

3.1. Forme en plan : .................................................................................................................. 42

3.2. Forme en lvation : .......................................................................................................... 44

4. Rgularit de la tour .................................................................................................................. 45

5. Ncessit dune approche dynamique :..................................................................................... 45

IV. MODELISATION DE LA STRUCTURE : ........................................................................ 46

1. Modlisation .............................................................................................................................. 46

1.1. Prsentation du logiciel : ................................................................................................... 46

1.2. Justification du choix du logiciel de calcul : ....................................................................... 47

1.3. Les tapes de modlisation ............................................................................................... 47

2. Rsultats du calcul modal .......................................................................................................... 53

2.1. Rsultats de la mthode simplifie : .................................................................................. 53

2.2. Rsultats de la mthode dynamique avec lments finis : ................................................ 54

3. Vrification des dplacements ................................................................................................... 55

3.1. Vrification des dplacements latraux inter-tages ........................................................ 55

3.2. Le dplacement latral total du btiment ......................................................................... 56

3.3. Stabilit au renversement .................................................................................................. 56

V. DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE LA STRUCTURE : ................................. 58

1. Calcul manuel thorique ........................................................................................................... 58




1.1 Etude du voile P0_02 de contreventement au sous-sol ................................................... 58

1.2 Etude de la Poutre 266 R+5 .............................................................................................. 65

1.3 Etude Poteaux du deuxime sous-sol = 0.80 m ............................................................ 68

1.4 Etude et Calcul des escaliers (Etage courant) ................................................................... 69

1.5 Etude de la Dalle n15, le panneau le plus sollicit en BA ................................................ 71

2. Calcul par logiciel ...................................................................................................................... 72

2.1. Etude du voile P0_02 de contreventement au sous-sol ................................................... 72

2.2. Etude de la Poutre 266 R+5 .............................................................................................. 80

2.3. Etude Poteaux du deuxime sous-sol = 0.80 m ............................................................ 86

2.4. Etude du plancher R+5 dalle pleine en bton arme Panneau 709 .................................. 88

VI. ETUDE FONDATIONS : .................................................................................................... 91

1. Choix du type de fondation ...................................................................................................... 91

2. Etude du radier .......................................................................................................................... 91

Pr dimensionnement du radier : .................................................................................................. 91

3. Calcul semelle 512 sur logiciel .................................................................................................. 92

VII. ESTIMATION DU COUT DE LA STRUCTURE : ........................................................ 96

1. Structure en dalle bton arm : ................................................................................................ 96

2. Structure en dalle champignon : ................................................................................................ 97

3. Comparatif ................................................................................................................................. 98

CONCLUSION .................................................................................................................................. 99

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 100

ANNEXES ........................................................................................................................................ 101




Liste des figures

Figure 1 : Logo Pyramide Ingnierie ...................................................................................................... 11

Figure 2 : Perspective en 3D de lensemble du projet .......................................................................... 13

Figure 3 : Situation gographique du projet ......................................................................................... 14

Figure 4 : Vue architecturale de l'ensemble du projet .......................................................................... 15

Figure 5 : Contreventement Portique ou Ossature poteaux/poutres ................................................... 17

Figure 6 : Etat de dformation dune structure en voile et en portique ............................................... 18

Figure 7 : Contreventement par voiles .................................................................................................. 18

Figure 8 : Voile associ systme de portiques .................................................................................... 19

Figure 9: Dforme dune structure de voiles associs un systme de portiques ............................. 19

Figure 10: Structure par noyau de contreventement ........................................................................... 20

Figure 11 : Image montre les diffrents tage de la tour ..................................................................... 28

Figure 12 : Dalle pleine en bton arm ................................................................................................. 31

Figure 13 : Plancher champignon .......................................................................................................... 32

Figure 14 : Dformation des dalles champignon................................................................................... 32

Figure 15 : Portes dune dalle pleine ................................................................................................... 34

Figure 16 : Modes de ruine des constructions sous leffet du sisme .................................................. 37

Figure 17 : Processus dlaboration dun spectre de rponse .............................................................. 38

Figure 18 : Spectre de rponse normalis ............................................................................................. 39

Figure 19 : Spectre de rponse en dplacement .................................................................................. 40

Figure 20 : Logiciel Autodesk ROBOT Structural Analysis ..................................................................... 46

Figure 21 : Plan de coffrage de 1er tage en format DXF ..................................................................... 47

Figure 22 : Vue architecturale : Elments structuraux R+1 ................................................................... 48

Figure 23 : Vue de calcul : Elments structuraux R+1 ........................................................................... 48

Figure 24 : Vue en 3D : Elments structuraux ....................................................................................... 48

Figure 25 : Vrification des erreurs ....................................................................................................... 49

Figure 26 : Vue en 3D de la structure entire ....................................................................................... 49

Figure 27 : Dfinition des charges sur ltage ....................................................................................... 50

Figure 28 : Dfinition des charges sur la structure entire ................................................................... 50

Figure 29 : Export de structure vers Robot ........................................................................................... 51

Figure 30: Option de calcul logiciel Robot ............................................................................................. 52

Figure 31: Paramtres de l'analyse modale sur logiciel ........................................................................ 52

Figure 32 : Dfinition des appuis et maillage ........................................................................................ 53

Figure 33 : Emplacement du voile P0_02 .............................................................................................. 58

Figure 34: Gomtrie et position de la poutre 266 ............................................................................... 65

Figure 35: Les deux dalles qui appliquent une charge rpartie sur la poutre 266 ................................ 66

Figure 36 : Ferraillage type des escaliers............................................................................................... 70

Figure 37 : Cartographie de la dalle 709 R+5 ........................................................................................ 88




Liste des tableaux

Tableau 1 : Priode fondamental selon la longueur de la Tour ............................................................ 23

Tableau 2 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'un poteau en BA ..................................................... 25

Tableau 3 : Epaisseurs et enrobages minimaux dune paroi en BA ...................................................... 25

Tableau 4 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'une poutre en BA .................................................... 25

Tableau 5 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'une dalle en BA ....................................................... 26

Tableau 6 : Epaisseurs minimales des voiles ......................................................................................... 33

Tableau 7: Pr dimensionnement de la dalle pleine ............................................................................. 35

Tableau 8: Rgularit en plan ................................................................................................................ 43

Tableau 9 : Vrification de lcart entre centre de masse et le centre de rigidit ...................... 43

Tableau 10 : Ratio des masses entre les diffrents tages ................................................................... 44

Tableau 11 :Tableau des combinaisons ................................................................................................. 51

Tableau 12: Coordonnes des centres de masse et de torsion trouv pas CBS Pro ............................. 53

Tableau 13 : Rsultats de lanalyse modale .......................................................................................... 54

Tableau 14: La vrification des dplacements inter-tages ................................................................... 56

Tableau 15 : Calcul de s pour vrification de stabilit au renversement ............................................ 57

Tableau 16 : Valeur de lf / l , cas dun mur non raidi ............................................................................. 59

Tableau 17 : Les paramtres de calcul de leffort normal ultime ......................................................... 60

Tableau 18 : Aciers minimaux ............................................................................................................... 63

Tableau 19 : Tableau des ratios ............................................................................................................. 96

Tableau 20 : Prix des matriaux de construction (mise en uvre) ..................................................... 96

Tableau 21 : Tableau du cot estimatif dalle bton arm ..................................................................... 97

Tableau 22 : Tableau du cot estimatif dalle bton champignon ......................................................... 97




INTRODUCTION

Casablanca propulse le Maroc vers l'avenir. Cest ainsi que ds 1912, les architectes ont fait

de Casablanca une ville modle, surprenant par sa beaut architecturale.

Cependant, le surpeuplement de la ville a engendr sa densification et une augmentation en

terme de besoin en logements, ce qui a impos lvolution du bti. Lune des solutions

adoptes est la tendance vers la verticalisation, do la multiplication des tours considres

comme des dfis sur les plans, techniques et architecturaux.

Les tours sont particulirement attrayantes, notamment pour les villes encombres, elles

permettent la libration de lespace au sol, le dgagement des vues tendues et favorisent

lchange. Ainsi, la verticalisation est une solution ltalement urbain, et une opportunit aux

ambitions de surpassements techniques, ce qui ne peut que contribuer la mise en valeur de

la ville.

Le Maroc a lanc divers projets de grande envergure sur la totalit du territoire visant

promouvoir le dveloppement et lconomie du pays.

En raison de la grande diversit quoffre les nouvelles mthodes de construction qui existent

aujourdhui, les matres douvrage visent un compromis entre laspect architectural, la stabilit

de la structure, la rapidit dexcution et loptimisation du cot.

Ainsi, notre mission, au sein du bureau dtudes Pyramide ingnierie, est consacre au

conception et dimensionnement de la structure du btiment tout en tenant compte des

diffrentes caractristiques du sol et de la rgion dans le cadre dune tude statique et

sismique.




I. GENERALITES : 1. Prsentation de Pyramide Ingnierie

1.1. Identification de lentreprise

Pyramide Ingnierie a t cre en lan 2000. En quelques annes, cette socit a russi

simposer comme lun des plus grands bureaux dtudes pluridisciplinaires du Maroc. Elle fait

figure de leader dans lingnierie du btiment tant dans les secteurs public, que tertiaire et

industriel.

Depuis sa cration, ses ingnieurs et techniciens ont assur un trs large ventail dactivits

lies au btiment : conception et tudes des structures, tude conomique de la construction

et suivi budgtaire, tudes thermiques, assistance au matre douvrage, gestion des projets,

ordonnancement, pilotage et coordination, lectricit, infrastructure, voirie et rseaux divers.

Figure 1 : Logo Pyramide Ingnierie

o Raison sociale : PYRAMIDE INGENIERIE

o Adresse : 13 rue Al Achari Appt N 10 Agdal - Rabat

o Tlphone : 05 37 27 80 30

o E-mail : [email protected]

o Forme juridique : SARL de droit marocain

1.2. Services et champs dactivit

Grce son exprience, au professionnalisme de ses quipes et la performance de ses outils

techniques et informatiques, la socit Pyramide Ingnierie est en mesure de couvrir les

diffrentes missions inhrentes la vie dun projet, depuis ses prmisses jusqu sa ralisation

finale.

Ainsi, elle est mme de mener bien :

- Toutes tudes techniques, conseil en ingnierie, contrle, coordination,

pilotage, assistance et expertise dans le domaine du btiment,

- Les tudes de conception tout corps dtat des ouvrages et notamment

relatives au gnie civil, gnie lectrique, gnie climatique, plomberie, protection et

dtection incendie,




- Ltude, le conseil et lassistance en matire denvironnement et dconomie

dnergie.

- Les tudes en matire de voirie, dassainissement et de rseau divers.

- Lconomie des projets.

Les missions entreprises avec succs par la socit Pyramide Ingnierie au Maroc auprs de

grands acteurs de l'amnagement du territoire portent tmoignage de ses indniables

comptences dans des domaines aussi varis que :

Les immeubles de grande hauteur IGH ,

Le tertiaire,

Les complexes rsidentiels,

Les infrastructures aroportuaires,

La sant,

Lhtellerie,

Lindustrie,

Les complexes culturels et sportifs,

Les infrastructures urbaines,

Lducation,

La rhabilitation.

1.3. Projets raliss

- Bureaux :

Nouvelle tour de Maroc Telecom RABAT

Centre daffaires intermodal - TANGER

- Culture :

Parc dexposition EL JADIDA

Muse des arts contemporains RABAT

Bibliothque national du royaume BNRM - RABAT

- Education :

Universit internationale de RABAT

- Infrastructures htelires et touristiques :

Cit dATALAYOUN NADOR

Htel de la lagune ATALAYOUNE - NADOR

- Logement :

Yasmina ANFA Casablanca

Casa Green Town Casablanca Bouskoura

- Sant :

Centre hospitalier universitaire OUJDA




2. Description du projet 2.1. Prsentation gnrale du projet

Figure 2 : Perspective en 3D de lensemble du projet

Lessor des btiments de grande hauteur en bton arm est troitement li au dveloppement des connaissances thoriques de lingnieur, provoqu en grande partie par la pression constante des architectes et matres douvrage en qute de formes indites.

Lvolution dans le concept des immeubles de grande hauteur a t accompagne de lvolution gnrale de la technique de calcul, marque dune manire spectaculaire par lapparition dordinateurs puissants et de logiciels trs perfectionns en termes de modlisation et de calcul.

Notre tude prend effectivement place dans ce volet. Cette dernire consiste en conception, dimensionnement et calcul parasismique du projet YASMINE situ quelques kilomtres du

centre-ville de Casablanca au niveau du site AUDA (Ancien aroport dANFA), qui se compose de deux sous-sols, un rez-de-chausse et 10 niveaux dune forme quasi rgulire stalant sur une superficie denviron 623 m.




Figure 3 : Situation gographique du projet

2.2. Prsentation architecturale du projet

Conu par lun des plus avant-gardiste des architectes europens, la Maison Edouard Franois, Yasmine Signature Anfa Clubs a pour vocation de permettre ses habitants de flner sur la place centrale, de faire leurs courses dans les commerces de proximit ou encore daller au travail pied.

En consacrant 70% du projet aux espaces verts et en proposant un parking spacieux au sous-sol, Yasmine Signature rend la vie pitonne possible Casablanca.

Le projet est conu autour dune place centrale, avec un plan deau. Autour de cette place, se dressent 4 tours vgtales : 3 tours rsidentielles en R+16, habilles de bougainvilliers blancs,

et une tour de bureau, en R+10, habille de bougainvilliers rouges. Ensuite, de petits pavillons en R+4 viennent entourer la place et les tours.

Les espaces verts constituent une des valeurs essentielles de Yasmine Signature Anfa Club, ainsi 70 % du projet sont consacrs aux espaces verts et espaces minrales (plazza centrale,

fontaines).

Yasmine Signature Anfa Club est assurment une adresse incontournable au cur de Casablanca o la nature et larchitecture se sduisent et sunissent comme rarement.




Figure 4 : Vue architecturale de l'ensemble du projet

Les diffrents plans architecturaux du projet sont prsents dans lannexe I.

2.3. Prsentation structurale du btiment tudi

De point de vue structure, le projet contient des balcons de grandes portes (allant jusqu'

6 m) qui sont rsolues avec des poutres longitudinales de bton en portefaux places contre deux poutres transversales.

Comme structure horizontale portante, tout ltage, contient une seule dalle pleine (paisseur

20cm), selon plusieurs critres de choix avec une ouverture au niveau de la cage descalier et

la cage dascenseurs, appuyes sur des poutres en bton arm.

Ces Poutres sappuient essentiellement sur :

- Des voiles en bton centraux constituant la cage descalier et la cage dascenseurs, de longueur variable en fonction de la hauteur du btiment

- Des poteaux circulaires en bton arm.

3. Gnralits sur IGH 3.1. Dfinition et Classification des IGH

Selon l'article R122-2 du Code de la construction et de l'habitation franais, constitue un

immeuble de grande hauteur, [...] tout corps de btiment dont le plancher bas du dernier

niveau est situ, par rapport au niveau du sol le plus haut utilisable pour les engins des services

publics de secours et de lutte contre l'incendie :

A plus de 50 m pour les immeubles usage dhabitation ;




A plus de 28 m pour les autres immeubles.

Les IGH font l'objet d'une classification administrative, parmi lesquels on trouve les catgories

suivantes :

GHA : IGH usage dhabitation (H > 50 m)

GHO : IGH usage dhtel (H > 28 m)

GHR : IGH usage denseignement (H > 28 m)

GHS : IGH usage darchives (H > 28 m, rgles particulires non parues cas rare sur le

terrain)

GHU : IGH usage de soins (H > 28 m)

GHW : IGH usage de bureaux (H > 28 m) :

Type W1 o 28 < H 50 m (le plus rpandu)

GHZ : IGH groupant une ou plusieurs des activits prcites ou pouvant contenir un ERP

(tablissement recevant du public).

3.2. Conception des IGH

Lessor des btiments de grande hauteur en bton arm est troitement li au dveloppement

des connaissances thoriques de lingnieur, provoqu en grande partie par la pression

constante des architectes et matres douvrage en qute de formes indites.

Lvolution dans le concept des IGH a t accompagne de lvolution gnrale de la technique

de calcul, marque dune manire spectaculaire par lapparition dordinateurs puissants et de

logiciels trs perfectionns en termes de modlisation et de calcul. Dans ce qui suit, nous

ferons le point de la situation concernant la structure de rsistance des IGH.

Principaux systmes de contreventement des btiments plusieurs

niveaux :

Portiques auto-stables

Les portiques en bton arm, utiliss frquemment entre les deux guerres mondiales, ont

connu un essor remarquable aprs la dcouverte de mthodes de calcul simplifies (par

exemple, la mthode de Cross). Cette structure continue dtre utilise pour des immeubles

de faible et moyenne hauteur cependant elle devient onreuse et de conception lourde pour

des btiments de plus de 10 15 niveaux.

Le dimensionnement doit confrer aux poutres une dformabilit suffisante pour que leur

rupture potentielle soit due la flexion et non pas au cisaillement. Les portes moyennes, de

5 7m sont donc prfrables aux petites portes, il est toutefois souhaitable de ne pas

dpasser les 10m de porte.

Les nuds subissent des efforts levs et constituent les zones les plus vulnrables d'une




ossature, cela explique le souci de la plupart des rglements de constructions parasismiques

de confrer aux poteaux une rsistance suprieure celle des poutres.

Figure 5 : Contreventement Portique ou Ossature poteaux/poutres

Refends linaires

Au fur et mesure que la ncessit de construire des immeubles de plus en plus hauts

se faisait sentir, les portiques ont commenc tre remplacs par des refends disposs au

droit des cages descalier et des ascenseurs. Les refends linaires se sont avrs satisfaisants

de point de vue conomique pour des immeubles ne dpassant pas 20 25 niveaux. Une des

premires mthodes de calcul de refends applique sur grande chelle a t la mthode de

MM. Albiges et Goulet, publie en France en 1960. Au dbut des annes 70, M. Despeyroux

a labor une mthode gnrale de calcul des refends linaires.

Les btiments constitus de voiles en bton arm ont montr un excellent

comportement par rapport l'action sismique mme lors des secousses de fortes magnitude.

Ils ne comportent pas de zones de vulnrabilit tel que les nuds de portiques, et la prsence

de murs de remplissage n'entraine pas de sollicitations locales graves.

Les dgts subis par les voiles sont en gnral peu importants et facilement rparables.

La grande rigidit des voiles rduit par ailleurs les dplacements relatifs des planchers et par

consquent, les dommages causs aux lments non structuraux. Dans les terrains meubles,

les btiments en voiles imposent au sol des dformations qui permettent de dissiper une

quantit importante d'nergie dont lossature sera pargne. Par ailleurs, mme fissurs, les

voiles peuvent supporter les planchers et rduire le risque d'effondrement.

Toutefois, les voiles non arms ou faiblement arms peuvent subir, en cas de sisme violent,

des dommages importants.




Figure 6 : Etat de dformation dune structure en voile et en portique

Les voiles ou murs de contreventement peuvent tre gnralement dfinis comme des

lments verticaux deux dimensions, dont la raideur hors plan est ngligeable. Dans leurs

plans, ils prsentent gnralement une grande rsistance et une grande rigidit vis- -vis des

forces horizontales. Par contre, dans la direction perpendiculaire leurs plans, ils offrent trs

peu de rsistance vis--vis des forces horizontales.

On doit toutefois renforcer les extrmits des voiles par des poteaux ou des retours d'angle,

cette mesure est particulirement recommande. Elle confre galement aux voiles une plus

grande rsistance dans le domaine lastique (meilleure rsistance au flambement des bords

comprims). De plus, aprs le dpassement de la rsistance du voile, l'lment continue

porter les charges par effet de portique.

La rigidit et la rsistance des voiles diminuent avec le nombre et l'importance d'ouvertures,

par ailleurs, elles devraient tre superposes afin de prserver les trumeaux rsistants.

Pour la rpartition des efforts, on ne tient pas compte des petites ouvertures.

Figure 7 : Contreventement par voiles

Structure mixte refends-portiques




Dans certains cas o les refends ne suffisent plus assurer le contreventement, une liaison

avec des portiques permet daugmenter leur capacit de rsistance. Le calcul manuel est

laborieux mais les avances informatiques ont rendu possible ltude dexcution de telles

structures. Les difficults dexcution dues la complexit de la structure de rsistance

confrent ce type de construction un caractre assez limit.

Figure 8 : Voile associ systme de portiques

L'interaction des deux types de structure produit par consquent un effet de raidissage

favorable et un intrt particulier en raison des dformations diffrentes qui interviennent

dans ces lments.

Figure 9: Dforme dune structure de voiles associs un systme de portiques

Noyau central

Les limites des structures comprenant des refends se sont fait sentir ds que les

btiments-tours ont t conus pour lusage de bureaux. Les premiers chercher de nouvelles

structures ont t les ingnieurs amricains, obligs par les architectes dgager lespace utile

des immeubles. Pour ce faire, les amricains ont pens concentrer les services (ascenseurs,




escaliers, toilettes) dans un noyau central, laissant un grand espace libre sans cloisons, et muni

dune installation dair conditionn. On obtient la structure type Noyau central , celui-ci

assurant le contreventement du btiment, tandis que les poteaux, sur la priphrie, ne sont

destins transmette aux fondations que des charges verticales.

Toutefois, les structures noyau central continuent davoir un emploi limit en Europe cause

de lapprhension quont les architectes europens augmenter les dimensions en plan, la

limite de hauteur tant parfois impose par la dformation du sommet.

En tout tat de cause, le noyau central reste conomique jusqu 50-60 niveaux ; son excution

est aise grce au coffrage glissant.

Figure 10: Structure par noyau de contreventement

Structure mixte noyau central-faade

Une augmentation trs importante de la capacit de rsistance des btiments-tours est

obtenue en faisant participer la faade au contreventement.

La faade devient un lment structural, gnralement compos de pices prfabriques en

bton arm ou en acier. Dans certains cas, une faade structurale permet, grce sa rigidit

importante, dquilibrer plus de la moiti des efforts produits par le vent (ou le sisme).

Dun point de vue conomique, les limites de ce type de structure sont atteintes vers 100-

120 tages.




4. Hypothses de calcul

4.1. Rglements en vigueur

Les diffrents rglements utiliss sont dfinis dans la partie bibliographie.

4.2. Caractristiques des matriaux a. Les btons

Les caractristiques du bton utiliser sont les suivantes :

Rsistance caractristique :

A la compression : fc28 = 25 MPa A la traction : ft28 = 2.1 MPa

Coefficient partiel de scurit :

b = 1.50 pour les combinaisons fondamentales. b = 1.15 pour les combinaisons accidentelles.

Module de YOUNG : Eb = 30 GPa

Coefficient de poisson : =0.0 lELU et 0.2 lELS.

Masse volumique : 2.5 t/m3

Fissuration en lvation : peu prjudiciable.

Fissuration en fondation : prjudiciable

b. Les aciers pour bton arm (haute adhrence)

Les caractristiques de lacier sont les suivantes :

Limite dlasticit : fs = 500 Module de YOUNG : Coefficient partiel de scurit

s = 1.15 pour les combinaisons fondamentales. s = 1 pour les combinaisons accidentelles

On considre que lenrobage des aciers est de 3cm pour les lments de la superstructure, et de 5cm pour les lments en fondation.

4.3. Les combinaisons

E.L.U : 1.35 G+1.5Q

E.L.S : G+Q

ACC : G+0.8QE

4.4. Les charges

Des feuilles de calculs permettant de calculer ces charges sont prsentes en annexe 3.

a. Charges permanentes

Dans le cadre de notre projet, les charges suivantes seront considres :




Protection Gravillon : (05cm) = 0.85 kN/m Etanchit multicouche : (02cm) = 0.12 kN/m Forme de pente 1% : (10cm) = 2.20 kN/m ; (07cm) = 1,40 kN/m Isolation thermique en lige :(04cm) = 0.16kN/m Enduit en pltre : (02cm) = 0.20 kN/m Revtement : (04cm) = 0.88 kN/m Carrelage : (01cm) = 0.22 kN/m Mortier de pose : (01cm) = 0.20 kN/m Enduit en pltre : (01cm) = 0.10 kN/m Cloisons : (05cm) = 0.35 kN/m

Les dtails des charges permanentes pour chaque local sont donns en annexe 3.

b. Charges dexploitation

Nous rsumons dans ce qui suit les valeurs des charges dexploitation prises dans les diffrents locaux :

Terrasse non accessible : 1.00 kN/m Terrasse accessible : 1.50 kN/m Etage courante usage bureaux paysagers : 3.50 kN/m RDC usage commerce : 5.00 kN/m Sous-sols usage parking : 2.50 kN/m

5. Donnes gotechniques 5.1. Caractristiques du site

Les caractristiques gologiques, hydrogologiques et sismiques du site, montrent que les

massifs gologiques du site sont de bonne qualit.

La nature des sols rencontrs sur le site, a t releve travers des sondages carotts

profonds, arrts sur le substratum rocheux.

La lithologie des sols se prsente comme suit :

De 0.00 m 4.50 m : Remblai

De 4.50 m 7.80 m : Argile rougetre

De 7.80 m 9.00 m : Marne calcaire

De 9.00 m 10.00 m : Grs conglomratique

De 10.00 m 20.00 m : Schiste altr fractur

5.2. Types de fondations

Le bloc prsente des types de fondations, en fonction des charges, et plus prcisment,

en fonction de la profondeur des tages infrieurs accessibles, en raison de leur incidence

sur le niveau de la nappe phratique.

Ainsi, la contrainte admissible sera fixe par le laboratoire dtude gotechnique 3.00 bars




(300 kPa). Les tassements totaux engendrs par les charges prvisibles (RDC +10) restent

admissibles.

Le systme de fondation prvu cest des fondations superficielles sur semelles isoles / Radier

gnral.

6. Donnes sismiques

Les hypothses retenues et les valeurs de calcul parasismique de cette partie sont conformes

au rglement parasismique RPS 2000.

Zone sismique : Selon le zonage sismique du Maroc, notre site (Casablanca) est situ dans la zone de sismicit intermdiaire : Zone 2

Coefficient dacclration A : La valeur de A pour la zone 2 fixe par le RPS 2000 est de : A = 0,08 g soit 0,785 m/s2

Classification du site : Selon les caractristiques gotechniques, le terrain est rocheux surmont de sols fermes sur une paisseur 15 m. Donc le site est de type S1 et le coefficient de site S1=2

Niveau de ductilit : Le btiment est de classe II, et A




Coefficient de pondration des surcharges : Pour une utilisation priodique par

le public : = 0,20

7. Scurit incendie

Dans le but de la sauvegarde des vies humaines et des biens matriels, le concepteur

doit respecter, dans toute ralisation, certaines rgles de scurit, notamment celle de

la scurit contre lincendie. La prvention se matrialise donc dans ladoption de mesures

permettant de diminuer le risque doccurrence dun incendie. Cette prvention se fait au

moyen de solutions techniques et de mthodes dorganisation.

7.1. Gnralits sur les Etablissements Recevant Publics (ERP)

Constituent des ERP tous les btiments, locaux et enceintes dans lesquels des personnes sont

admises soit librement, soit moyennant une rtribution ou une participation quelconque, ou

dans lesquels sont tenues des runions ouvertes tout venant ou sur invitation, payantes ou

non.

Les principes sur lesquelles doit tre base la conception des tablissements recevant du

public (ERP) sont :

- Limiter les risques dincendie. - Alerter les occupants lorsquun sinistre se dclare. - Favoriser lvacuation des personnes tout en vitant la panique. - Alerter des services de secours et faciliter leur intervention.

Le classement doit prciser la dure du respect des critres, cette dure est exprime en

temps normalis : 1/4 h, 1/2 h, 1h, 1h , 2h, 3h, 4h, 6h.

Classement des ERP :

Tous les ERP ne prsentent pas les mmes caractristiques de taille, de destination, dusage

et de risques. Ils sont donc rpartis en types selon la nature de leur exploitation et classs en

catgories daprs leffectif du public et du personnel.

Classement par type dexploitation : Il existe 30 types dtablissements (voir tableau annexe 4)

Classement catgoriel : Les ERP sont galement rpertoris en 5 catgories, dtermines en fonction de la capacit

de ltablissement :

- 1re catgorie : au-dessus de 1500 personnes - 2me catgorie : de 701 1 500 personnes - 3me catgorie : de 301 700 personnes - 4me catgorie : 300 personnes et au-dessous, lexception des tablissements de 5me

catgorie

- 5me catgorie : tablissements accueillant un nombre de personnes infrieur au seuil




dpendant du type dtablissement

Pour notre cas il sagit dune tour usage bureaux, qui reoit un effectif de 840 personnes, Donc daprs la classification des ERP elle est de type W et elle fait partie de la premire catgorie.

7.2. Stabilit au feu

Les conditions respecter pour les lments de la structure selon leur rsistance au feu

sont donnes par la norme NF-P-92-701.

Poteaux

Le tableau ci-dessous donne pour les dures de coupe-feu, les critres dexigence coupe-

feu ou stabilit feu, et les dimensions minimales des cotes des poteaux exprimes en cm.

Tableau 2 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'un poteau en BA

CF(h) 1/2h 1h 1h1/2 2h 3h 4h

a (cm)

Poteau carr 15 20 24 30 36 45

Poteau carr expos 1 face au

feu 10 12 14 16 20 26

Poteau b=5a 10 12 14 16 20 26

La structure est stable au feu de degr (CF) 2h, donc lpaisseur minimale des poteaux est de m.

Murs porteurs/voiles

Tableau 3 : Epaisseurs et enrobages minimaux dune paroi en BA

CF(h) 1/2h 1h 1h1/2 2h 3h 4h

Epaisseur du mur (cm) 10 11 13 15 20 25

Enrobage en cas des aciers pris en compte

dans les calculs (cm) 1 2 3 4 6 7

Poutres

Tableau 4 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'une poutre en BA

CF 1/2h 1h 1h1/2 2h 3h 4h

Epaisseur minimale (cm) 10 11 13 15 20 25

Enrobage pour les aciers de

flexion (cm) 1 1,5 2 3 4,5 6




Dans notre cas, les murs sont CF2h en cas de fonction porteuse, donc lpaisseur des voiles

doit tre au moins gale 15cm, et de mme pour les poutres-voiles car ils jouent aussi une

fonction porteuse.

Dalles

Tableau 5 : Epaisseurs et enrobages minimaux d'une dalle en BA

CF 1/2h 1h 1h1/2 2h 3h 4h

Epaisseur minimale h+e (cm) 6 7 9 11 15 17,5

Enrobage sans aciers sur appuis (cm) 1 2 3 4 6 8

Enrobage avec aciers sur appuis (cm) 1 1,5 2 2,5 3,5 4,5

Avec

- h : paisseur de la dalle en cm

- e : paisseur de la chape et de son revtement en cm

On a des planchers coupe-feu de degr (CF) 1h30 donc, lpaisseur de la dalle doit tre suprieure ou gale 9cm.




II. CONCEPTION ET PRE-DIMENSIONNEMENT :

Une telle tude a pour objectif dvaluer le comportement du btiment vis--vis des diffrents efforts auxquels il sera probablement soumis, et par suite le dimensionner afin quil puisse y rsister.

La conception dun btiment doit toujours tre base sur la satisfaction des objectifs suivants :

la fonctionnalit, c'est--dire ladquation entre la forme du btiment, son architecture et sa fonction.

La stabilit et la rsistance.

La durabilit qui est un critre essentiel pour des raisons conomiques

1. Contraintes architecturales

La forme non courante du btiment

Les tours vgtales Casa ANFA, et particulirement, la tour usage bureaux, prsente une

forme architecturale non courante.

Cette particularit de forme se manifeste clairement au niveau des dalles de formes

quelconques, des murs inclins, et des poteaux de forme non linaires.

Les grandes portes

La nature du btiment exige de grands espaces dgags au niveau des balcons, sans poteaux ni

voiles, ce qui conduit des poutres de grandes portes, donc de grandes hauteurs.

La variation des niveaux

Le btiment est constitus de 10 tages qui se diffrents selon la forme et la superficie.

Limage ci-dessus montre les diffrents tages de la tour ainsi que la variation de niveau en

chaque tage.




Figure 11 : Image montre les diffrents tage de la tour

Existence des balcons en console

La difficult majeure que nous avons rencontre tait la conception du systme porteur

des balcons.

La tour contient des balcons et des terrasses sur tous les niveaux, ces derniers transmettent

les charges sur des portes faux de porte allant 5,62 m.

La solution que nous avons envisage pour ces balcons consiste porter les poutres consoles

inclines sur les poteaux et voiles.

Finalement nous avons tabli la conception fournie sur les plans de coffrages (voir annexe 2)

2. Systme de contreventement

Le rle du systme de contreventement est :

DAssurer la stabilit des structures non-auto-stables vis--vis des charges horizontales

en transmettant les charges au sol.

De Raidir la structure afin dviter toute dformation excessive causant des dgts pour

les lments non-structuraux et quipements.

Dans le cas de construction parasismique, le systme de contreventement est de deux types :

2.1. Contreventement horizontal

Ce type de contreventement a une fonction de diaphragme. En effet les planchers ont pour

rle de transmettre les charges sismiques horizontales aux lments verticaux, de les coupler

et de raidir le btiment afin dviter le dversement : Cest un diaphragme horizontal.




Ce contreventement est prsent dans tous les niveaux de notre btiment : pour les tages il

sagit de la dalle pleine sur tout ltage, et pour les fondations le contreventement horizontal

est assur par les mailles des semelles filantes, des longrines et le dallage.

2.2. Contreventement Vertical :

Afin daugmenter la rsistance aux efforts horizontaux, le btiment est contrevent verticalement.

On distingue trois types dans cette catgorie :

Les panneaux rigides :

Les panneaux pleins de contreventement forment des diaphragmes qui doivent tre

solidariss avec lossature en acier. Ces panneaux sont soit prfabriqus : parois en bton,

plaques dacier raidies, soit raliss sur chantier : murs maonns. Les parois en bton se

trouvent le plus souvent autour des noyaux de distribution verticale. Ils peuvent aussi assurer

une fonction coupe-feu, indpendante de la structure.

Les pales triangules :

conomique et simple, cest le dispositif le plus frquemment employ pour des btiments de

hauteur faible moyenne. Pour sopposer la dformation, cette solution utilise une ou

plusieurs barres mtalliques formant une triangulation dans une partie de lossature dans le

plan vertical.

Les portiques :

Dun point de vue statique, un portique est un cadre rigide. Pour raliser ce cadre, les

assemblages entre poteaux et poutres sont rigidifis pour constituer des encastrements.

Langle issu des lignes moyennes du poteau et de la traverse demeurant indformable, cest la

rigidit des barres qui assure la rsistance du portique.

Choix du systme pour le projet : La conception architecturale de la tour ne permet pas demble lutilisation du systme de

contreventement par les pales triangules. Ainsi, le choix du systme de contreventement

est rduit trois variantes, savoir :

Systme en mur porteurs en bton arm. Systme portique en poteaux et poutres en bton arm.

Systme mixte refends-portique.

Sachant que le btiment comporte une trs grande htrognit architecturale entre les

niveaux suprieurs et infrieurs, le systme portique ne serait pas adquat.




Lutilisation des parois rigides (voiles) comme systme de contreventement sest avre comme

tant la meilleure solution. En effet, ce systme est plus rigide et prsente un comportement

excellent vis--vis du sisme ; Mme fissurs, les voiles rsistent leffondrement et prviennent

ainsi leffondrement des planchers.

3. Choix de type de planchers :

Notre choix de plancher est conditionn essentiellement par limportance du chargement

permanent et dexploitation du projet, par les grandes portes des dalles, la facilit

dexcution, les exigences architecturale et par lirrgularit des panneaux suite la

rpartition asymtrique des lments porteurs verticaux.

Pour notre cas, nous avons opt pour 2 types de plancher : Dalle pleine et Dalle champignon

3.1. Dalle pleine en bton arm :

La dalle pleine, appele aussi dalle massive est une plaque dont lpaisseur est petite par

rapport ses autres dimensions. Son paisseur H varie de 1/10 1/35 de la grande porte L.

Dans les btiments courants, elle varie entre 12 cm et 18 cm. Dans les btiments industriels,

cette paisseur est souvent plus forte.

La dalle pleine travaille dans les deux sens. Ce type de plancher est trs courant car, il permet

une grande souplesse dans les portes et les formes, en particulier la facilit des divers

percements.

La dalle pleine ncessite un coffrage sur toute sa surface, ce qui provoque une consommation

importante de bois qui prsente un dsavantage.

Les portes courantes de ces dalles L sont de 6m 7m. Ces dalle portent sur un rseau de

poutres secondaires et de poutres principales perpendiculaires au prcdentes et leurs

transmettent les diffrentes charges et surcharges.




Figure 12 : Dalle pleine en bton arm

La solution dalle pleine peut tre envisage vu quelle rpond aux exigences fonctionnelles et

structurelles.

3.2. Dalle champignon :

Les dalles champignons sont utilises quand les hauteurs de la construction sont faibles et

quand on veut viter la prsence de poutres apparentes.

La dalle champignon est constitue par une dalle continue, sans nervures, arme dans les

deux sens reposant directement sur des poteaux et constituent avec ces derniers un cadre

dans lespace.

Cette dalle transmet aux poteaux des ractions importantes, do risques de pincement de

la dalle autour des poteaux. Pour remdier ce phnomne, on largit le sommet des poteaux

sous forme de champignon (chapiteau). Il sagit dun tronc de pyramide ou dun tronc de cne

apparent sous le plancher.

Lcartement des poteaux L varie de 812m dans chaque sens, dans certaines excutions, ces

cartements sont de 22m 25m.




Figure 13 : Plancher champignon

Ce type de dalle peut tre envisag dans certaines zones essentiellement pour des raisons

lies la porte et la facilit dexcution.

Figure 14 : Dformation des dalles champignon

4. Pr-dimensionnement des lments structuraux : 4.1. Les voiles

Lpaisseur des voiles est conditionne par plusieurs exigences :




RPS2000

- pour un voile non rigidifi ses deux extrmits. - pour un voile rigidifi une extrmit. - pour un voile rigidifi ses deux extrmits.

Pour notre cas les dimensions minimales des paisseurs des voiles sont prsentes dans le

tableau suivant :

Tableau 6 : Epaisseurs minimales des voiles

Etage Hauteur de ltage h (m) Epaisseur minimale (m)

SS1 2.5 0,125

SS2 2.5 0,125

RDC 5 0,20

R1 3.5 0,175

R2 3.5 0,175

R3 3.5 0,175

R4 3.5 0,175

R5 3.5 0,175

R6 3.5 0,175

R7 3.5 0,175

R8 3.5 0,175

R9 3.5 0,175

R10 3.5 0,175

Stabilit au feu : e min= 15 cm

Enfin nous avons pris pour les voiles une paisseur de 20 cm

4.2. Les poteaux

Les poteaux ne sont pas prolongs jusquau dernier niveau ; mais ils sarrtent des niveaux diffrents.

A partir du niveau R+9, nous avons opt pour des poteaux naissant afin de porter les

tages suivants et la toiture, il sagit des poteaux circulaires en bton arme, le pr-

dimensionnement de ces lments se fait en appliquant la formule suivante :

A (Nu/17) Avec Nu leffort normal ultime en chaque tage. Les dimensions trouvs doivent vrifier les conditions tablit par le RPS 2000.

Pour notre cas, nous avons un niveau de ductilit ND1, donc, les diamtres des poteaux

doivent satisfaire la condition suivante :




- Dp 28 cm

Les dimensions retenues sont rcapituls dans lAnnexe 5 dimensionnement des poteaux

4.3. Les poutres :

La hauteur h de la poutre dpend du chargement de la poutre en question :

- Poutres porteuses isostatiques : h=l/10

- Poutres porteuses hyperstatiques : h=l/12

- Poutres non-porteuses : h=l/16

Avec l : la porte de la poutre

Les dimensions de la section transversale de la poutre, h et b tant respectivement la hauteur

et la largeur, doivent satisfaire les conditions suivantes donnes par le RPS 2000 :

- b/h 0.25

- b 200 mm

- b bc + hc / 2

Les dimensions retenues sont rcapituls dans lAnnexe 6 dimensionnement des poutres

4.4. Dalles

Dalle pleine Chapiteaux existent, les planchers sont dits planchers-champignons . Ce type prsente

plusieurs avantages

Une dalle pleine est un lment contour gnralement rectangulaire dont les appuis

peuvent tre continus (poutres, voiles ou murs maonns) ou ponctuels (poteaux). Les

dalles pleines sur appuis continus peuvent porter dans deux directions ou bien dans une

seule.

Figure 15 : Portes dune dalle pleine




Les portes lx et ly d'un panneau de dalle sont mesures entre les nus des appuis :

Si ,

= , la dalle est considre comme portant dans deux directions.

Si , , la dalle est considre comme portant uniquement dans le sens de sa petite porte.

Dtermination de lpaisseur :

rsistance au feu :

- e =7cm pour une heure de coupe-feu. - e =11cm pour deux heures de coupe-feu. - e =17,5 cm pour un coupe-feu de quatre heures

On admet : e = 15 cm.

Rsistance la flexion :

Tableau 7: Pr dimensionnement de la dalle pleine

Dalle

Trave isostatique portant dans une direction

Trave isostatique portant dans 2 directions

Trave dune dalle continue portant dans une direction

Trave dune dalle continue portant dans 2 directions

Faibles

charges h= L/25 h= L/35 h= L/33 h= L/45

Fortes

charges h= L/20 h= L/30 h= L/25 h= L/40

Lx : est la petite porte du panneau le plus sollicit, dans notre cas, le panneau le plus sollicit

a une porte gale : Lx = 5,90 m

On prend : e = 20 cm

Condition de flche :

Nous devons vrifier les conditions suivantes :

fmax < Lmax / 500 ; si la porte L est au plus gale 5m.

fmax < 0.5 cm + Lmax / 1000 ; si la porte L est suprieur 5 m.

Dans notre cas : Lmax = 584 cm, donc on doit vrifier que fmax < 1,084

Pour ce faire on considre une bande de la dalle de largeur b=1 m avec une paisseur e = 20

cm :

q = G+Q = 10,907 kN/m




On doit vrifier la condition suivante : fmax < 0.5 cm + Lmax / 1000 telle que :

=

I = b.e3 / 12 = 6,66.10-4 m4 avec E = 32164,195Mpa = 321641,95kg/cm.

Donc on trouve

:

= >

, .

= ,

La condition de flche est donc vrifie pour lpaisseur e=20 cm On optera pour une dalle de 20 cm.

Dalle champignon : (Ttes panouies, en forme gnrale de troncs de cnes ou de pyramides renverss), Lorsque les chapiteaux existent, les planchers sont dits planchers-champignons .

Ce type prsente plusieurs avantages, dont essentiellement labsence des poutres, ce qui limine les retombes, et rend le coffrage simple et moins coteux. Ce type de plancher

permet aussi datteindre des portes de 8m avec un bton arm, et 11m avec un bton prcontraint.

Cependant, il prsente aussi des inconvnients. Tout dabord, lexistence seule des piliers engendre une concentration des contraintes dans les ttes de ces derniers. En plus, lanalyse simple est limite par des conditions gomtriques sur la dalle. Dans le cas o ces conditions

ne sont pas vrifies, une analyse dtaille doit tre faite.

On optera pour une paisseur de 20 cm.




III. ETUDE SISMQUE :

Il est ncessaire que la proccupation parasismique soit intgre ds les premires phases de la conception du projet et qu'elle devienne un rflexe, de faon en rduire et en contrler

les dommages probables. Ce rflexe, de constructions parasismiques, ne peut rsulter que

d'une collaboration permanente entre utilisateurs, architectes, ingnieurs et entreprises.

Il convient de rappeler qu'une application stricte des rgles gnrales de la construction lors de la conception du projet, ainsi qu'une bonne excution des travaux, permettent aux

btiments de rsister de faon satisfaisante aux sismes de faible moyenne intensit.

1. Gnralits 1.1. Comportement des btiments vis--vis du sisme

Les photos suivantes nous montrent des destructions dimmeubles dont la structure est en bton arm.

Elles illustrent bien le fait quil existe une grande varit de modes de ruine pour un mme type apparent de construction. Nous pourrions illustrer une mme varit deffets sur les petits btiments comme les maisons individuelles ou pour dautres matriaux de structure comme le bois, lacier ou la maonnerie porteuse. Le fait quune construction soit dtruite dune faon ou dune autre ou ne soit pas dtruite nest pas leffet du hasard. Si nous regardons de plus prs comment la construction a t conue, nous pouvons expliquer les phnomnes

en cause.

Figure 16 : Modes de ruine des constructions sous leffet du sisme

Soumis une force identique ( la pousse des secousses un moment donn) les diffrents

lments dune construction se dforment plus ou moins selon leur forme (un poteau se dforme plus quun mur), leurs matriaux (le bois se dforme plus que le bton arm), leurs masses (dont dpendent les forces dinertie) et la nature des liaisons entre les lments. Les secousses dun sisme gnrent des forces alternes dans toutes les directions, forces qui dforment le btiment de faon alatoire, mais selon ses caractristiques architecturales et

constructives.




Comme le passager soumis aux secousses dun vhicule en mouvement (acclrations, coups de frein, coups de volant droite et gauche, trous dans la chausse), les masses dun btiment soumis aux acclrations dsordonnes du sol (dans toutes les directions) pendant un

tremblement de terre tendent rester l o elles se trouvent au dbut de chaque

mouvement du sol.

Les forces qui le retiennent sa position dorigine sappellent les forces dinertie : Les fondations, ancres dans le sol se dplacent avec celui-ci, et le haut du btiment suit avec

un retard dautant plus important que les forces dinertie sont importantes et que le matriau peut se dformer.

Les valeurs maximales du dplacement, de la vitesse et de lacclration sont celles qui intressent prioritairement le concepteur de louvrage. Do lintroduction de la notion du spectre de rponse. Ce spectre permet de dfinir, dans une zone sismique, une sollicitation

enveloppe pour le systme.

Figure 17 : Processus dlaboration dun spectre de rponse

Par contre, la dfinition dun spectre enveloppe normalis est trs utile pour obtenir une approximation acceptable de la rponse dune structure vis--vis dun tremblement de terre dans un site donn et laborer les rglements de construction parasismique.

Ces spectres y sont dfinis partir de traitements statiques des spectres denregistrement rels et possdent gnralement tous des formes identiques.




Figure 18 : Spectre de rponse normalis

Pour les faibles priodes, la pseudo-acclration crot linairement jusqu' une valeur

damplification maximale atteinte pour une priode TB. La pseudo-acclration est constante et maximale pour des priodes comprises entre TB et TC.

Entre les priodes TC et TD, la pseudo-vitesse relative est constante, ce qui signifie que le pseudo acclration dcrot en 1/T.

Au-del de TD, le dplacement relatif est constant, ce qui signifie que le pseudo acclration dcrot en 1/T.

Il est intressant dexaminer les deux extrmits du spectre, priode nulle et priode infinie :

A priode nulle, la pseudo-acclration est gale lacclration maximale du support, quel que soit la valeur de lamortissement tous les spectres se raccordent lacclration maximale.

A priode infinie, le dplacement relatif), ( DS tend vers le dplacement maximal du support. Ces rsultats sexpliquent par le fait quun oscillateur de priode infinie correspond un systme avec une raideur nulle : tout se passe comme si la masse

ntait plus connecte au support ; par suite, lors de lexcitation de celui-ci, elle reste immobile. Son mouvement relatif par rapport au support est donc gal au mouvement

du support.




Figure 19 : Spectre de rponse en dplacement

1.2. Les rgles parasismiques :

Les normes de construction parasismique sont un ensemble de rgles de construction

appliquer aux btiments pour qu'ils rsistent le mieux possible un sisme.

Lors d'un tremblement de terre, le sol ondule selon des mouvements verticaux et latraux. La construction parasismique a pour principal objectif de prvenir l'effondrement des

btiments, notamment en y intgrant un ou des dispositifs destins limiter la rponse du

btiment l'oscillation du sol (appuis antisismiques...). La protection des infrastructures peut aussi faire appel leur renforcement.

La rduction de l'effet des mouvements du sol sur le btiment peut tre obtenue de plusieurs

manires :

Rendre le btiment assez " souple " pour que l'nergie des mouvements du sol ne le brise pas sous sa propre inertie ;

Monter le btiment sur des amortisseurs qui vont absorber une partie de l'nergie du mouvement du sol.

Une troisime technique est aussi employe depuis peu : il s'agit de mettre en place un contrepoids au sommet du btiment, qui va se dplacer en rponse aux mouvements

du sol de sorte que le centre d'inertie du couple (btiment, contrepoids) ne bouge pas

lorsque le sol tremble.

Le site est important : la prsence de sdiments lches peut amplifier localement les ondes sismiques.

Les rgles parasismiques visent un rsultat global l'chelle de la zone touche par un sisme. L'ventualit d'chec est admise ; toutefois, la probabilit de pertes en vies humaines doit

rester trs faible.

D'une part, le niveau de protection recherche, fix par la puissance publique ne correspond pas une protection totale, mais rsulte d'un compromis entre le cot de la protection et le

risque que la collectivit est prte accepter.




On estime que la probabilit pour une construction de se trouver durant sa vie prs de l'picentre d'un sisme trs destructeur est suffisamment faible pour qu'on puisse la ngliger.

Ainsi, des btiments calculs aux sismes se sont effondrs, pour ne citer que des cas rcents,

Los Angeles en 1994 et Kob (Japon) en 1995.

Or, le respect des rgles parasismiques dans ces pays est de rigueur et la qualit d'excution parmi les meilleures du monde.

D'autre part, les rgles doivent tre relativement simples pour tre applicables et appliques.

Le niveau d'agression sismique et le comportement des constructions en rgime dynamique sont donc pris en compte d'une manire forfaitaire, et de nombreuses distorsions par rapport

la ralit existent.

Les enseignements tirs des sismes destructeurs survenus dans le pass ont

permis de constater qu'une construction, pour tre rellement parasismique, doit runir trois conditions :

Conception architecturale parasismique ; Respect des rgles parasismiques (celles-ci concernent des dispositions constructives

et le dimensionnement) ;

Excution de qualit.

1.3. Rglement parasismique marocain

Le rglement parasismique marocain RPS2000 dfinit la mthode de lvaluation de laction sismique sur les btiments prendre en compte dans le calcul des structures et dcrit les

critres de conception et les dispositions techniques adopter pour permettre ces btiments

de rsister aux secousses sismiques.

Pour simplifier le calcul des charges sismiques et uniformiser les exigences de dimensionnement des structures travers de grandes rgions du pays, le RPS2000 utilise

lapproche des zones. Il sagit de diviser le pays en trois zones de sismicit homogne et prsentant approximativement le mme niveau de risque sismique pour une probabilit

dapparition de 10% en 50 ans.

1.4. Conception parasismique

Le but de la construction parasismique consiste trouver des techniques de gnie civil

permettant aux btiments de rsister toutes les secousses d'intensits infrieures ou gales

l'intensit nominale fixe par le rglement en vigueur. Diffrentes techniques de conception

parasismique ont t labores lissue des expriences passes :

Implantation judicieuse des constructions, hors des zones instables (faille, instabilit de pente, risque de liqufaction...).

Adaptation des fondations au type de sol. Utilisation de matriaux de qualit adquate. Utilisation de dispositions constructives nonces dans les guides techniques de




construction parasismique (distribution des masses, chanages horizontaux et

verticaux, etc.)

Prise en compte de "l'agression sismique" sur le site considr dans llaboration des plans de construction et donc viter toute architecture susceptible de donner lieu

des effondrements.

Ainsi la construction parasismique ne consiste pas uniquement en l'laboration des techniques de construction mais d'un ensemble de mthodes permettant aux btiments de rsister aux

secousses sismiques.

2. Calcul sismique :

Par commodit, le calcul des structures aux sismes est bas sur le concept de force, alors

qu'aucune force d'origine sismique relle ne s'exerce sur elles. Lors des tremblements de

terre, les structures subissent une mise en mouvement (de l'nergie cintique leur est "

injecte ") et des dformations imposes.

Leur survie en cas de sisme dpend davantage de leur capacit absorber cette nergie et tolrer ces dformations, que de leur rsistance pure. On observe effectivement que les

structures ayant une bonne capacit absorber l'nergie (par stockage temporaire et par

dissipation) se comportent mieux sous sismes destructeurs que d'autres, plus " rsistantes

en soi ", mais qui n'ont pas cette capacit.

Cette dernire est confre aux ouvrages lors de la phase de conception, qui est donc

essentielle.

Les donnes sismiques sont dtails dans le premier chapitre page : 23.

3. Critres de rgularit

Un btiment est rgulier sil vrifie les conditions de larticle 4.3.1.1 du RPS 2000 :

3.1. Forme en plan :

La structure doit prsenter une forme en plan simple, et une distribution de masse

et de rigidit sensiblement symtrique vis vis de deux directions orthogonales au

moins, le long desquelles sont orients les lments structuraux.

En prsence de parties saillantes ou rentrantes leurs dimensions ne doivent pas dpasser 0.25 fois la dimension du ct correspondant : a +b 0.25 B

Le tableau suivant regroupe les rsultats pour les diffrents tages de limmeuble :




Tableau 8: Rgularit en plan

VERIFICATION SUIVANT l'AXE X VERIFICATION SUIVANT l'AXE Y

L B a b a+b 0,25 B a b a+b 0,25 B L/B 3,5

SS2 27,83 25,31 0,72 1,22 VERIFIER 0,00 1,52 VERIFIER VERIFIER

SS1 27,83 25,31 0,72 1,22 VERIFIER 0,00 1,52 VERIFIER VERIFIER

RDC 27,83 25,31 0,72 1,22 VERIFIER 0,00 1,52 VERIFIER VERIFIER

R+1 27,83 25,31 0,72 1,22 VERIFIER 0,00 1,52 VERIFIER VERIFIER











A chaque niveau, la distance entre le centre de masse et le centre de rigidit,

mesure perpendiculairement la direction de laction sismique, doit vrifier les

conditions suivantes :

Le tableau suivant regroupe les rsultats du calcul des postions des centres de gravit et de

rigidit : Tableau 9 : Vrification de lcart entre centre de masse et le centre de rigidit

Centre de masse Centre de rigidit rx et ry Ecarte centre masse/rigidit 0,2 * r vrification

Gx (m) Gy (m) Tx (m) Ty (m) Rx (m) Ry (m) Gx - Tx Gy - Ty 0,2 * rx 0,2 * ry suivant x suivant y

SS2 13,76 12,56 13,05 13,35 14,12 10,5 0,71 0,79 2,8252 2,1 VERIFIER VERIFIER

SS1 13,76 12,56 13,05 13,35 14,12 10,5 0,71 0,79 2,8252 2,1 VERIFIER VERIFIER

RDC 13,76 12,55 13,05 13,35 14,12 10,5 0,71 0,80 2,8252 2,1 VERIFIER VERIFIER

R+1 13,76 12,57 13,05 13,35 14,12 10,5 0,71 0,78 2,8252 2,1 VERIFIER VERIFIER







R+8 12,82 12,02 13,05 13,35 14,12 10,5 0,23 1,3

rapport_pfe_conception_etude_casa_anfa_tour_bureau.pdf

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