DIPLOME Filière Génie Civil. Mémoire Technique. Lopez Humberto

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1 DIPLOME 2008 Filière Génie Civil Mémoire Technique Lopez Humberto Page : 1 / 6

2 INTRODUCTION Pour cette année 2008, tous les étudiants sont confrontés à effectuer un travail de diplôme dans les diverses branches concernant le génie civil, soit le béton, le bois, le métal ou le transport. Nous avons 11 semaines pour réaliser un projet de diplôme, qui aura comme objectifs les points suivants: Traiter un problème d ingénieur d une complexité moyenne. La réalisation d une construction. Développer des solutions techniques et constructives résultant notamment d une approche scientifique et économique menée de manière systématique. Mettre en évidence l acquisition des connaissances professionnelles par l utilisation adéquate des moyens graphiques de représentation. Démontrer les aptitudes à organiser son travail et gérer le temps mis à disposition. Mettre en valeur ses compétences lors de la présentation orale de son travail et par les réponses apportées aux questions des experts. Tous ces objectifs doivent être prise en compte pour la réussite du travail de diplôme. PRESENTATION DU PROJET Le projet que je dois réaliser est un bâtiment entièrement en béton armé, ce bâtiment se trouve à la rue du Parc 3bis, aux Eaux-Vives, à Genève, et il est actuellement en phase de construction. Ce bâtiment a une catégorie A et B selon la norme SIA 261, il est composé des bureaux (au rez de chaussée et au 1e étage), des habitations (du 2e étage à l attique), et des archives (au sous-sol), ce bâtiment dispose donc, de 7 étages (6 étages hors du sol et 1 étage en sous-sol). La principale difficulté de ce projet est le fait que les éléments porteurs verticaux des étages supérieures ne se superposent pas avec les éléments porteurs verticaux des étages inférieures, ce problème se présente au niveau de la dalle sur 1e étage. Façade sud-ouest Façade sud-est Page : 2 / 6

3 VARIANTES Grâce au travail de recherche des ouvrages analogues, j ai pu imaginer diverses idées pour résoudre le problème des étages en porte-à-faux. Dans la plupart d ouvrages qui ont ce type de problème, les solutions sont un peu près les mêmes, soit de calculer chaque étage avec les éléments verticaux indépendamment des autres étages, soit d introduire de la précontrainte pour des portées très grandes de porte-à-faux, soit enfin de suspendre les étages et de reprendre les efforts à travers des sommiers en toiture. La solution choisie par le bureau d ingénieurs chargé de ce bâtiment est la première, soit de calculer chaque étage indépendamment des autres étages. Cette solution est simple à réaliser, le seul inconvénient est qu il y aurai des grosses barres d armature dans la dalle pour reprendre les efforts, et de ce fait, la dalle aurai une plus grande épaisseur. La variante choisie pour ce diplôme est la dernière variante, soit de suspendre les dalles en porte-àfaux et d'amener les charges dans la toiture, cette charge est repris par des sommiers qui seraient appuyées dans des murs verticaux descendant jusqu au fondations, ces murs sont les murs pour la cage d ascenseur. Trajectoire des charges Sommiers en toiture Les sommiers ont une hauteur variable pour respecter les gabarits dans les bâtiments. Sur l image ci-dessus nous pouvons voir les sommiers qui s appuient sur les murs de la cage d escalier et qui descendent jusqu au fondations. Les efforts des étages en porte-à-faux passent à travers les murs (murs avec l armature nécessaire pour passer ces efforts) jusqu au sommiers. Nous pouvons voir la trajectoire des efforts dans l image ci-contre, chaque dalle en porte-à-faux est suspendue vers le haut, ce système est intéressant pour les déformations de la dalle, en effet la déformation de la dalle est diminué du fait que les charges sont dirigée dans le sens inverse de la flèche. Grâce à ce système, on a la possibilité de diminuer un peu l épaisseur de la dalle et placer une armature plus légère. Page : 3 / 6

4 DIMENSIONNEMENT DE LA VARIANTE DALLE La dalle sur 1e étage (là où l interruption entre les éléments verticaux se fait) a été dimensionné selon les résultats donnés par un logiciel d éléments finis. Nous voyons les efforts intérieurs dans les deux directions de la dalle, soit les moments négatifs dans les zones d appuis et les moments positifs dans les travées. Nous pouvons remarquer un effort négatif très présent dans le porte-à-faux dans le sens Y de la dalle. L armature dans la dalle a été dimensionné dans un premier temps pour la vérification de la sécurité structurale, il faut, tout de fois, que cette armature soit suffisante pour satisfaire au contrôle de l aptitude au service, qui est le contrôle déterminant pour le porte-à-faux, vue que les déformations de la dalle à cet endroit là sont relativement grandes. Efforts mx dans la dalle Efforts my dans la dalle Déformations de la dalle Nous pouvons voir très clairement la déformation de la dalle dans l image ci-dessus, nous remarquons tout de suite que la flèche maximale (en couleur bleu) se trouve juste à l endroit du porte-à-faux. C est surtout à cet endroit là de la dalle que le calcul de l aptitude au service doit être vérifié, la modélisation par élément fini nous donne la flèche instantanée de la dalle, il faudrait tout de fois calculer la flèche à long terme due au fluage pour que le calcul de l aptitude au service soit vérifié. Page : 4 / 6

5 ELEMENTS PORTEURS Les éléments qui porte la dalle se divisent en parois/murs, piliers et sommiers renversés ou parapets. Tous ces éléments ont été dimensionnés suite à une descente de charges. Concernant les parois/murs, les efforts trouvés sont relativement faibles, c est pour cette raison qu une simple armature minimale de fissuration est suffisante. Les piliers intérieurs sont des piliers en forme circulaire, l armature longitudinale a été calculé pour reprendre l effort normal due à la descente de charges, l effet du deuxième ordre a été prise en compte pour ce dimensionnement et le phénomène du poinçonnement a été vérifié. Les piliers extérieurs sont en forme rectangulaires et le dimensionnement a été réalisé de la même manière que pour les piliers intérieurs. Il faut remarquer que tous les piliers ont des dimensions plus grandes que ce qu il faut (il y a trop de béton par rapport à l effort normal de compression), cela est fait pour des raisons de résistance au feu. Les sommiers renversés ont été dimensionné suite au calcul de la charge sur les sommiers, les armatures longitudinales assurent la sécurité structurale pour les moments dans les sommiers et les étriers, pour l effort tranchant dans les sommiers. Ces éléments rigidifient la dalle et empêchent des déformations plus grandes dans la dalle. SEISME Le séisme est un chapitre très important dans ce projet vue que nous avons un bâtiment à plusieurs étages. Pour commencer l étude du séisme, il est impérative de connaître toutes les données servant au dimensionnement de l armature dans les murs nécessaire pour reprendre le séisme, comme la zone de risque sismique où le bâtiment se trouve, la classe du sol de fondation (selon le site TopoWeb), les paramètres du sol de fondation, la classe d ouvrage et d autres. Tout, d'abord, il faut repérer les murs qui se trouvent tout le long de la hauteur du bâtiment, ce sont ces murs là qui vont être dimensionnés pour le séisme. Nous pouvons remarquer que les murs servant à reprendre le séisme n ont pas les mêmes inerties dans un sens et dans l autre, dans le sens x de la dalle, les murs sont très rigides, donc il n y aurai pas de problèmes particulières due au séisme (l armature doit être calculée tout de même), par contre, dans le sens y de la dalle, les murs sont moins rigides, ceci provoque qu on ai des plus grosses barres d armature. Murs reprenant le séisme Murs reprenant le séisme dans le sens Y de la dalle. Murs reprenant le séisme dans le sens X de la dalle. Page : 5 / 6

6 Pour le dimensionnement de l armature dans les murs, j ai fait la méthode de remplacement de la norme SIA 261, une fois que j ai trouvée la force de remplacement global dans les deux directions de la dalle, j ai calculé, à l aide d un tableau, la force agissant sur chaque étage et pour finir j ai dessinée le diagramme des moments, sur toute la hauteur du bâtiment, due à ces efforts. Une fois que j ai trouvé les moments dans tous les murs due aux efforts du séisme, j ai calculé l armature nécessaire pour reprendre ces efforts et je l ai placé dans les deux bords des murs car le séisme provoque des mouvements qui peuvent se diriger dans toutes les directions du bâtiment. Il est très important de ne pas oublier les particularités concernant le dimensionnement au risque sismique données par la norme, comme par exemple de respecter la longueur et l épaisseur des l éléments de bord, dans ce cas les murs. MISE EN OEUVRE Pour ce qui concerne la mise en oeuvre, il existe plusieurs points importants à résoudre, l état des lieux avant la construction de l ouvrage, les accès, l installation du chantier, l excavation, l installation de certains éléments comme la grue, les bureaux, les vestiaires pour les ouvriers et les wc. Tous ces éléments, et d autres encore, font partie de la mise en oeuvre. Vue en plan de la parcelle du bâtiment Dans le cas précis de ce chantier, il faut savoir que c est un chantier relativement petit, le bâtiment occupe toute la totalité de la parcelle, ce qui fait qu il ne reste pas beaucoup de place pour le reste du chantier. Il faut trouver donc, des solutions pour avoir le moins de choses possibles sur le chantier. Le bâtiment est entouré du côté nord-ouest par d autres bâtiments, du côté nord-est il existe un parking de voitures seulement en surface, du côté sud-est il existe un tout petit parc et du côté sudouest il y a la rue principale. Le terrassement sera fait pour la construction du sous-sol, pour cela, il est nécessaire de faire des talus dans les endroits où on a la possibilité de le faire, dans d autres cas, il faut prévoir autre chose. Il est important de remblayer les talus le plus vite possible pour gagner de la place pour poser des matériaux comme les barres d armatures ou les coffrages. Une fois le sous-sol fini, les étapes de chantier se répètent sur toutes les étages, sans entrer dans le détail, les étapes seront toujours coffrages, armatures, béton des éléments verticaux et des dalles. CONCLUSION En conclusion, les objectifs fixés dans la donnée de diplôme ont tous été respectés. Depuis l'étude d avant projet, en passant par le dimensionnement, jusqu à l étape de la mise en oeuvre, ce projet a été effectué dans les règles de l art. Il existe une suite logique dans la procédure du travail, soit l étude d avant projet,étude du projet définitif, dimensionnement, plans et étude de la mise en oeuvre, qui font que ce travail est un vrai travail d ingénieur et qui pourrait être tout à fait réalisable dans la réalité. Page : 6 / 6