Bâtiment Agricole Métabetchouan Lac-à-la-Croix Promoteur : M. Philippe Tremblay U Q A C C A R O L B O I V I N M A R T I N G I R A R D D A V I D B A R R E T T E 15/ 1 2 / 2 0 1 1
TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES... 1 1. REMERCIEMENT... 4 2. INTRODUCTION... 5 3. RESUME... 7 4. PRESENTATION DU PROJET... 8 4.1 DESCRIPTION DE L EQUIPE DE TRAVAIL... 8 4.2 PROBLEMATIQUE DE L'ETAT DE L'ART RELIES AU PROJET... 9 4.3 OBJECTIFS GENERAUX ET SPECIFIQUES... 11 5. DESIGN DE LA FONDATION... 12 5.1 SEMELLES... 12 5.2 DALLES... 15 5.3 REMBLAIS-DEBLAIS.... 16 6. BILAN DES ACTIVITES... 17 6.1 ARRIMAGE FORMATION PRATIQUE/UNIVERSITAIRE... 17 6.2 TRAVAIL D EQUIPES... 18 6.3 RESPECT DE L ECHEANCIER... 19 6.4 ANALYSE ET DISCUSSION... 20 7. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS... 24 8. BIBLIOGRAPHIE... 26 9. ANNEXE A... 27 9.1 LISTE DES PRINCIPAUX SYMBOLES... 27 10. ANNEXE B... 29 10.1 CALCUL DES CHARGES METEOROLOGIQUES... 29 10.1.1 Calcul des charges de neige et de pluie... 29 10.1.2 Calcul des charges dû au vent... 29 10.1.3 Calcul des charges d utilisation (charge vive)... 30 10.2 CALCUL DES CHARGES PERMANENTES (CHARGE MORTE)... 30 10.2.1 Dimensionnement préliminaire de la dalle pour estimation du poids... 31 10.2.2 Calcul des effets d un séisme par la Méthode de la force statique équivalente... 33 10.3 CALCUL DES DIFFERENTS CAS DE CHARGEMENTS :... 39 11. ANNEXE C... 40 11.1 DETERMINATION DE LA CONTRAINTE ADMISSIBLE A L ELU... 40 Projet de conception P a g e 1
11.1.1 Semelles carrées... 40 11.1.2 Semelles filantes... 42 11.2 DIMENSIONNEMENT DE LA BASE DES SEMELLES A L ELU... 43 11.2.1 Six semelles carrées... 43 11.2.2 Huit semelles carrées... 45 11.2.3 Dix semelles carrées... 46 11.2.4 Deux semelles filantes... 47 11.3 ÉVALUATION DU TASSEMENT... 48 11.3.1 Six semelles carrées... 48 11.3.2 Huit semelles carrées... 51 11.3.3 Dix semelles carrées... 53 11.3.4 Deux semelles filantes... 55 11.4 ÉVALUATION DE LA CONTRAINTE EN FONCTION D UN TASSEMENT DE 25 MM... 57 11.5 DIMENSIONNEMENT DE LA FONDATION... 59 11.5.1 Largeur du poteau... 59 11.5.2 Largeur de la semelle, hauteur et aire de l armature... 60 11.5.3 Calcul de l acier d armature dans le poteau... 63 11.6 CALCULS DE L ARMATURE DE PEAU :... 66 11.7 RESISTANCE A L EFFORT TRANCHANT... 68 11.8 CALCULS DE SÉCURITÉ... 71 11.8.1 Glissement causé par un séisme... 71 11.8.2 Moment de renversement causé par le vent et un séisme... 72 11.9 VERIFICATION DE LA FLECHE MAXIMALE DANS LA DALLE... 74 12. ANNEXE D... 76 12.1 LABORATOIRES... 76 12.1.1 Granulométrie par sédimentation... 76 12.1.2 Essai de résistance à la compression simple... 80 13. ANNEXE E... 84 13.1 MODELISATION SOLIDWORKS... 84 13.1.1 Hypothèses de travail pour la simulation... 84 13.1.2 Résultats de modélisation... 85 13.1.3 Caractéristiques des matériaux utilisés... 88 13.1.4 Réalisme du modèle... 89 LISTE DES FIGURES FIGURE 1:TOUR DE PISE, TASSEMENTS DIFFERENTIELS... 9 FIGURE 2: FISSURES DANS UNE DALLE... 10 FIGURE 3: VUE EN COUPE DE L'ARMATURE DE FLEXION DANS LA SEMELLE... 12 Projet de conception P a g e 2
FIGURE 4 : VUE DE COTE SEMELLE AVEC ARMATURE DE POTEAU... 12 FIGURE 5: VUE EN COUPE DE L'ARMATURE D'ANCRAGE... 13 FIGURE 6: VUE EN COUPE DE L'ARMATURE DE PEAU... 13 FIGURE 7: DISTANCE ENTRE LES ASSISES... 14 FIGURE 8:VUE DE COUPE DE L'ARMATURE DANS LA DALLE... 15 FIGURE 9: SCHEMA DE L'EXCAVATION EN PLACE... 16 FIGURE 10: DIAGRAMME DE GANTT... 22 FIGURE 11: SUITE DIAGRAMME DE GANTT... 23 FIGURE 12: L ACCELERATION SPECTRALE EN FONCTION DU TEMPS... 35 FIGURE 13: REPRESENTATION DE L'OSSATURE DU BATIMENT... 36 FIGURE 14: VUE EN PLAN DU BATIMENT AVEC 6 SEMELLES CARREES ET LEUR AIRE TRIBUTAIRE... 43 FIGURE 15: VUE EN PLAN DU BATIMENT AVEC 8 SEMELLES CARREES ET LEUR AIRE TRIBUTAIRE... 45 FIGURE 16: VUE EN PLAN DU BATIMENT AVEC 10 SEMELLES CARREES ET LEUR AIRE TRIBUTAIRE... 46 FIGURE 17: VUE EN PLAN DU BATIMENT AVEC 2 SEMELLES FILANTES ET LEUR AIRE TRIBUTAIRE... 47 FIGURE 18: VUE EN COUPE D UNE SEMELLE DANS LE SOL... 48 FIGURE 19: L'EFFET D'UNE CHARGE REPARTIE RECTANGULAIRE EN UNE PROFONDEUR Z... 49 FIGURE 20:CONTRAINTES INDUITES PAR DES FORCES DANS UNE POUTRE PROFONDE... 61 FIGURE 21:VUE EN COUPE D'UNE SEMELLE AVEC L'ARMATURE D'ACIER A LA BASE DE LA SEMELLE... 62 FIGURE 22: VUE EN COUPE D'UNE SEMELLE AVEC L'ARMATURE NECESSAIRE ENTRE LE POTEAU ET LA BASE DE LA SEMELLE... 65 FIGURE 23: VUE EN COUPE D'UNE SEMELLE AVEC L'ARMATURE D'ACIER DANS LA SEMELLE... 67 FIGURE 24: FORCES POUR LE CALCUL DE GLISSEMENT SUR UNE SEMELLE... 71 FIGURE 25:FORCES POUR LE CALCUL DE RENVERSEMENT SUR UNE SEMELLE... 73 FIGURE 26: LA FLECHE DANS SAP2000... 75 FIGURE 27:COURBE GRANULOMETRIQUE... 79 FIGURE 28:GRAPHIQUE DE LA CONTRAINTE AXIALE... 83 FIGURE 29:DEPLACEMENT AVEC ARMATURE (1.218 MM)... 86 FIGURE 30: DEPLACEMENT SANS ARMATURE (1.257MM)... 86 FIGURE 31:CONTRAINTE P1 (36MPA EN TENSION ET 10MPA EN COMPRESSION)... 87 FIGURE 32: CONTRAINTE P1 SANS ARMATURE (14.5 MPA EN TENSION ET 30 MPA EN COMPRESSION)... 87 LISTE DES TABLEAUX TABLEAU 1:RESULTATS DIMENSIONNEMENT DE LA BASE DES SEMELLES... 20 TABLEAU 2: RESULTATS DES TASSEMENTS A L'ELU... 21 TABLEAU 3: VALEUR DE LA CONTRAINTE ADMISSIBLE POUR DIFFERENTES VALEUR DE LA BASE... 57 TABLEAU 4:CHARGES APPLIQUEES SUR LES SEMELLES DE BASE DIFFERENTE... 58 TABLEAU 5: TABLEAU DES CARACTERISTIQUES... 88 Projet de conception P a g e 3
1. REMERCIEMENT Nous tenons à remercier tout particulièrement et à témoigner toute notre reconnaissance aux personnes suivantes, pour l expérience enrichissante qu ils ont su nous transmettre : Monsieur Ali Saidi et Monsieur Alain rouleau, pour tout le temps qu ils nous on accordé, leur patience et leurs bons conseils tout au long du projet Monsieur David Noël, en raison de sa disponibilité et de son aide pour la réussite des essais en laboratoire Monsieur Gilles Bouchard, pour son aide dans la modélisation par éléments finis Monsieur Jacques Paradis, pour avoir eu foi en notre projet Projet de conception P a g e 4
2. INTRODUCTION La conception d un bâtiment n inclut pas seulement la structure, mais aussi la réalisation d une fondation qui saura assurer une longévité et une stabilité à l ouvrage. Toute structure ne pourra pas survivre au passage du temps si elle n est pas installée sur une fondation bien conçue. M.Philippe Tremblay de Métabetchouan a donc discuté avec le groupe CDM afin que l on puisse lui fournir un plan de conception pour construire un nouveau bâtiment agricole de 140 pieds par 40 pieds. Il existait déjà un bâtiment sur place, mais celui-ci a atteint ses limites et doit maintenant laisser place à un nouvel entrepôt. Le bâtiment à l étude a été dimensionné et les charges à prendre en compte sont de 17,29 kpa à appliquer sur l ensemble de l aire du bâtiment. En tenant compte de ces facteurs, des facteurs géographiques et atmosphériques, le dimensionnement a donc suit son cours. Le but étant de pouvoir concevoir une fondation dans son ensemble en calculant tous les paramètres importants afin de pouvoir dimensionner la dalle, les poutres, les semelles et toutes les armatures nécessaires ainsi que leurs emplacements. Sur le marché de la construction, toutes les données sont déjà pré calculées et les données de base sont souvent fournies par un bureau spécialisé en sol tel que LVM. Pour ce qui est de notre rapport, cela inclut la base des calculs pour les capacités portantes du sol jusqu aux calculs d armatures dans les fondations. Les calculs présentés vont donc porter sur les précisions nécessaires afin de pouvoir assurer une conception sans faille qui subirait un tassement maximal de 25 mm dans les fondations. Après avoir réalisé plusieurs essais et comparé plusieurs possibilités, le type de fondation choisi s est arrêté sur l utilisation de 8 semelles carrées de 2,75 m de largeur et à une profondeur de 1,8 m. La dalle de fondation sera appuyée sur deux poutres d acier. Ces résultats vont donc amener à réaliser une structure fiable de fondation pour notre projet. Projet de conception P a g e 5
Pour la section II, la présentation du projet sera décrite par rapport à la description de l entreprise, de l équipe de travail, des problématiques rencontrées et des objectifs généraux et spécifiques du projet. Par la suite, la section III présentera tous les aspects techniques qui seront présentés de manière à pouvoir y retrouver les preuves des résultats fournis. La 4e partie nous démontrera un bilan des activités pour démontrer ce qu il s est produit au cours de cette session ainsi que des détails sur le travail d équipe. Pour terminer, en section V, la conclusion indiquera un bilan de comparaison entre les résultats voulus et ceux obtenus, ainsi que des recommandations. Le rapport principal contient les données et les résultats obtenus. L annexe A est une liste des variables utilisées. Une brève description accompagne ceux-ci afin de pouvoir bien suivre les calculs effectués. Les calculs en détail sont inclus dans les annexes B à D. Ces annexes sont présentées afin de pouvoir rassembler l important des informations nécessaires dans le corps du rapport afin que le lecteur soit en mesure de trouver les données pertinentes pour la conception. Les annexes vont donc agrémenter le tout afin de mieux comprendre les résultats au besoin. Projet de conception P a g e 6
3. RESUME CDM Fondation Dans le cadre d un projet de conception, nous avons rencontré notre promoteur M. Philippe Tremblay, propriétaire du lot 29, subdivision D-1, rang 2 du canton de Caron à Métabetchouan Lac-à-la-Croix. Sur ses terres se trouve un vieil entrepôt désuet qu il souhaite démolir dans le but de construire un bâtiment agricole saint et moderne. Notre tâche consiste à mettre au point une fondation et une dalle de béton de 42,672 m X 12,192 m qui répondront aux exigences d utilisations. Les principales contraintes du projet sont : - Une estimation de la charge appliquée sur la fondation (Bâtiment non conçu) - Calcul des charges météorologiques de la région - La stabilité du sol en présence - Le type de fondation à utiliser - L armature nécessaire - Les coûts (Construction pour un particulier) Pour ce qui est de l estimation de la charge appliquée sur la fondation, des charges météorologiques et de la contrainte de poids sur la dalle causée par la machinerie, nous n avons pas eu d autre choix que de nous guidé avec le Code national du bâtiment afin de respecter les normes et d être sécuritaire. Le sol en présence a été étudié en laboratoire à l aide d un essai de granulométrie par sédimentation et d un essai de compression simple, nous nous sommes de plus reportés aux cartes pédologiques et de dépôts meubles de la région. Par la suite, le type de fondation a été choisi en fonction de l état limite ultime du sol et du tassement. L armature d acier dans les fondations et la dalle a été confectionnée à l aide du Concrete desing handbook, et enfin, un aperçu des coûts fut réalisé en fonction de la quantité de béton à être utilisé et du temps d homme. En conclusion, le type de fondation retenu pour cet ouvrage serait des semelles isolées carrées et une dalle d une épaisseur de 200 mm. Projet de conception P a g e 7
4. PRESENTATION DU PROJET 4.1 Description de l équipe de travail L Équipe est composée de trois étudiants, deux professeurs-conseillers et un coordonnateur. Les étudiants, soit Carol Boivin, Martin Girard et David Barrette, sont tous trois issus du programme de génie civil. Les conseillers sont M. Ali Saeidi, assisté par M. Alain Rouleau ing. Le coordonnateur du projet est M. Jacques Paradis ing. Projet de conception P a g e 8
4.2 Problématique de l'état de l'art reliés au projet Les fondations sont une partie importante de la base de toutes villes. L espérance de vie d une bâtisse en est directement liée et c'est pourquoi il faut toujours y accorder une grande importance. L implantation d un mauvais système de fondation résulte souvent en bris importants qui peuvent causer des dommages coûteux pour un propriétaire. En vérifiant dans les archives, il est possible de trouver beaucoup de structures qui ont subi des tassements différentiels importants, et ce, sous différentes formes. Le meilleur exemple serait la célèbre tour de Pise. Étant donné que des mauvais calculs de résistance du sol ont été calculés, il en est ressorti de cela un tassement différentiel plutôt important d un côté. Figure 1:Tour de Pise, Tassements différentiels Projet de conception P a g e 9
Une autre section importante des calculs de fondation est l utilisation d armature pour éviter la fracturation du béton. De bons exemples seraient les dégâts causés par des épaisseurs insuffisantes pour protéger l armature et le béton dans les infrastructures telles que le viaduc de la concorde qui s est effondré en 2006. Ces exemples sont donc présents pour rappeler aux ingénieurs qui s occupent de réaliser des fondations qu il faut prendre en compte tous les facteurs afin de pouvoir assurer un maintien de la stabilité de l ouvrage. Le projet suivant en est un exemple. La fracturation de dalle est quelque chose de très important si l on veut garder l aspect visuel et la solidité du plancher de bâtiments. En omettant de concevoir une dalle efficace, plusieurs dommages peuvent être causés et former des fissures. À long terme cela peut s étendre et réduire de beaucoup la résistance de la dalle et même se rompre éventuellement. Figure 2: Fissures dans une dalle Projet de conception P a g e 10
4.3 Objectifs généraux et spécifiques L objectif initial du projet était la réalisation de fondation pour un futur bâtiment agricole. Nous avions donc le devoir de concevoir une fondation sécuritaire pouvant répondre au besoin du client. En cour de route, il c est ajouté la conception de la dalle de l édifice, ce qui selon nous allait de pair. Plus spécifiquement, nous devions estimer les charges auxquelles le bâtiment serait exposé tout au long de son exploitation. Par la suite vient le dimensionnement de la dalle et des fondations, où nous devions être en mesure de créer un ouvrage à la fois économique et qui serait en position de transmettre de façon adéquate les charges induites par l ouvrage sur le sol en question. Pour ce faire, nous avons dû dimensionner la grosseur des éléments ainsi que l armature à l intérieur de ceux-ci. Afin de nous aider pour la conception, il nous a été indispensable d effectuer un échantillonnage du sol en présence dans le but d effectuer des analyses en laboratoire par souci de déterminer ses paramètres de cohésion, d angle de frottement, de résistance au cisaillement et sa densité. Projet de conception P a g e 11
5. DESIGN DE LA FONDATION 5.1 Semelles Nous recommandons une fondation composée de 8 semelles carrées d une largeur de 2 m 75 en béton Portland 30 MPa. L épaisseur totale sera de la base de la semelle sera de 520 mm et celleci sera armée de barre d armatures 20M. Un total de 11 tiges, et ce, dans les deux directions, seront nécessaires afin de supporter la flexion. Elles seront positionnées à 75 mm de la base auront une distance c/c de 258.05 mm. L entrepreneur devra respecter aussi l enrobage minimum de 75 mm pour une surface de béton exposé pour les extrémités des barres. Aucune courbure d ancrages n est requise dans ces barres. Figure 3: Vue en coupe de l'armature de flexion dans la semelle Les poteaux des semelles devront avoir une dimension de 250 mm X 250 mm et une composition en béton Portland 30 MPa. Afin de faciliter le transfert des contraintes et aider au poinçonnement, ils seront ancrés dans la base de la semelle à l aide de huit tiges 10M. Les tiges, d une longueur totale de 810 mm, seront ancrées dans la base de 415 mm. Notez qu une courbure d ancrage de 70 mm de rayon est nécessaire afin de prévenir le glissement de l acier sur le béton. Encore une fois, un enrobage minimal de 75 mm est exigé. Projet de conception P a g e 12
Figure 5: Vue en coupe de l'armature d'ancrage Une armature de peau est recommandée sur les faces latérales et supérieures de la base de la semelle. Les faces latérales présenteront deux tiges horizontales 10M situées à 173.33 mm de part et d'autre de la semelle. De plus, sept tiges verticales 10M compléteront le treillis, elles seront situées à 431.67 mm c/c. L enrobage minimal de 75 mm est toujours exigé. La face supérieure présentera exactement les mêmes ratios, même à l intérieur du poteau. Figure 6: Vue en coupe de l'armature de peau Projet de conception P a g e 13
Chaque semelle sera séparée par une longueur de 10.557 m sur l axe long et 6.692 m sur l axe court. Il faudra situer les assises dans la zone hors gel, c est-à-dire de 1,8 m pour la région du Saguenay-Lac-Jean. 42,672 m 10.557 m 12,192 m 6,692 m Figure 7: Distance entre les assises Projet de conception P a g e 14
5.2 Dalles CDM Fondation La dalle aura une épaisseur de 250 mm, sera en béton Portland 30 MPa et couvrira une superficie de 520.25 m. Elle sera appuyée sur deux profilés W760x161 ( situé dans l axe longitudinal. L armature de flexion se situera dans une direction seulement c'est-à-dire parallèle à l axe court. Un total de 292 tiges 30M seront utilisées et elles seront situées à 215 mm de profondeur. La distance c/c est de 143.06 mm. L enrobage conseillé est de 20 mm. Figure 8:Vue de coupe de l'armature dans la dalle Projet de conception P a g e 15
5.3 Remblais-déblais. Afin de bien asseoir les semelles, nous recommandons un déblayage de 2 m sur toute l aire du bâtiment. Par la suite, une couche de 200 mm de MG-20 (Proctor 1800, compaction 95 %) devra être ajoutée afin d asseoir les fondations. Une fois les assises en placent, le matériel excavé précédemment pourra être utilisé afin de remblayer les fondations. Le remblai devra être déposé en couche successive de 300 mm compactés, et ce, jusqu à la hauteur de surface. 2 m Remblais de matériel en place Semelle Semelle 200 mm MG-20 Figure 9: Schéma de l'excavation en place Projet de conception P a g e 16
6. BILAN DES ACTIVITES 6.1 Arrimage formation pratique/universitaire Tout au long du projet de conception, il nous a été possible d appliquer plusieurs connaissances acquises lors de notre formation universitaire. Tout d abord, les cours de mécanique des sols et de fondation ont été d une grande aide pour ce qui est des essais en laboratoire, les calculs du dimensionnement des semelles, la détermination des tassements et de la contrainte admissible du sol. Ensuite, le cours d analyse des structures nous a permis de calculer les charges appliquées sur le bâtiment. Par la suite, le cours de béton armé nous a été d une grande utilité pour ce qui est des calculs de dimensionnement de l armature d acier dans les semelles et dans la dalle. Plusieurs autres cours ont été indirectement des facteurs de la réussite de notre projet, par exemple le cours de conception assistée par ordinateur, qui a été très utile pour la modélisation de notre fondation sur le logiciel Solidworks. Les cours comme introduction au projet d ingénieur nous ont grandement aidés afin de nous préparer à la présentation d un travail devant un comité d évaluateurs. Projet de conception P a g e 17
6.2 Travail d équipes Aucun incident à signaler à propos du travail en équipe. Le moral et l esprit d équipe sont demeurés à leur plus haut du début à la fin. Notre excellente relation était principalement due à notre vision commune du travail à accomplir et au fait que nous nous connaissions déjà au préalable. L expérience collective de notre groupe était riche, chacun ayant un stage différent à son actif. De plus, notre parcours académique similaire nous a permis de surmonter les difficultés avec une certaine facilité. Il est intéressant de noter que le design de la fondation nous a permis d acquérir des compétences dans plusieurs aspects du design que l on ne travaille pas dans les cours, soit les normes du code du bâtiment et les articles de la norme canadienne de construction. Il est maintenant évident que pour ce genre de structure le moins coûteux est une dalle directement sur le sol, avec des fondations qui reprennent les charges sur le toit, cependant, notre conception permet d envisager un vide sanitaire sous le bâtiment, où de futurs réservoirs pourraient y être installés. Projet de conception P a g e 18
6.3 Respect de l échéancier Les figures suivantes démontrent le suivit de notre échéancier tout au long du projet. Quelques situations ont amené des retards dans la planification prévue. Le premier retard important qui amena plusieurs inconvénients dans le plan prévu fut causé par la difficulté à prendre rendez-vous avec le personnel technique de l UQAC. Tout cela en vue de réaliser les tests de sols sur les échantillons recueillis. Étant donné qu il y a des normes et règles à suivre pour utiliser les laboratoires, cela nous a forcés à déroger du plan préétabli qui nécessitait d avoir réalisé ces tests. Plusieurs sections découlaient de ces résultats et cela a donc repoussé notre plan. La modélisation fut finalement plus laborieuse que prévu, due à la complexité des relations entre le béton et l acier. Pour terminer, le reste de l échéancier s est déroulé sans anicroche. Projet de conception P a g e 19
6.4 Analyse et discussion Les plus grandes difficultés que nous avons rencontrées lors de notre cheminement furent sans contre dire l évaluation des caractéristiques du sol. Les essais en laboratoire ont été difficiles à céduler avec le personnel de l UQAC et il y a un manque flagrant de matériel adéquat pour exécuter les laboratoires. Le meilleur essai que nous aurions dû faire était l essai de compression triaxial que nous n avons pas été en mesure de faire par manque de matériel au moment opportun. L échantillonnage fut de plus très précaire, des résultats beaucoup plus justes et reflétant la réalité auraient vu le jour si nous avions effectué plusieurs forages à différents endroits et à plusieurs mètres de profondeur. Nous pourrions ainsi dire que l un des points faibles de notre projet est l analyse du sol en présence. La modélisation sur SolidWorks a été réalisée dans le but de donner un aperçu final de notre projet et permet de nous faire une idée sur les contraintes induites dans le béton et dans les armatures. Pour ce qui est du dimensionnement des bases à l état limite ultime, les résultats obtenus sont en fonction de semelles carrées et de semelles filantes. Tableau 1:Résultats dimensionnement de la base des semelles Nombre de Aire tributaire Charge Longueur de la Semelles maximale (m²) pondérée (KN) base (m) 6 130.06 2248.81 3.01 8 86.71 1499.22 2.46 10 65.03 1124.37 2.13 Filante 260.13 4497.65 0.51 Projet de conception P a g e 20
Évaluation des tassements à l état limite ultime 1 Tableau 2: Résultats des tassements à L'ELU Nombre de Semelles Longueur de la base (m) Tassement sous la semelle (mm) 6 3.01 30 8 2.46 29 10 2.13 26 Filante 0.51 11 Étant donné que les résultats obtenus à l ELU n étaient pas optimisé, nous avons appliqué la méthode inverse, ce qui nous a donné pour un tassement imposé de 25 mm des semelles carrées de 2,75 mètres de largeur. 1 Annexe C Projet de conception P a g e 21
Figure 10: Diagramme de Gantt Projet de conception P a g e 22
Figure 11: Suite diagramme de Gantt Projet de conception P a g e 23
7. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS Ce travail fut intéressant et a permis à nous tous de pouvoir progresser davantage dans les notions apprises au cours du bac en génie civil. Il a été possible de pouvoir mieux comprendre tout ce qui se passe dans la réalité lorsque la conception et les calculs d une fondation sont à réaliser. Chaque étape doit être prise avec sérieux et l on doit pouvoir avoir les données les plus précises qui soient afin de pouvoir réaliser des calculs qui sont représentatifs de la réalité qui entoure le projet. Il s est avéré important de se pencher sur quelques questions qui ont eût des impacts importants sur les résultats obtenus tels que le type de semelles utilisées et le type de système à mettre en place. Les résultats obtenus sont que les fondations sont conçues à l aide de 8 semelles carrées qui sont posées à 1,8 m de profondeur et ont 2,75 m de large. Il devra y être installé 8 barres d armatures 10M entre le poteau et la semelle et 11 barres 20M par coté de la base du poteau. La dalle est d une épaisseur de 250 mm et il s y trouve 298 barres d armatures 30M. Les poutres d acier utilisées sont des W760x161 et sont conçues pour éviter toute flèche sur la longueur la plus longue de la dalle. En comparant les objectifs voulus et ceux obtenus, l on peut se rendre compte que la plupart des objectifs ont été atteints. La section économique a toutefois été réduite puisqu il aurait fallu vérifier auprès de compagnies et fournir des informations très précises que l on était incapable de fournir. Puisque ce projet était à titre académique et qu il ne sera pas réellement conçu, car nous ne sommes pas des ingénieurs autorisés, cela semblait superflu d y mettre beaucoup de temps. Toutefois, il a été trouvé, qu en passant de 8 semelles à des semelles filantes, tel que la plupart des entrepreneurs qui réalisent ce type de projet l aurait fait, aurait coûté plusieurs milliers de dollars additionnels. Aussi, en modifiant simplement l épaisseur de la dalle de 25 mm, cela engendre des coûts supérieurs de cinq miles dollars. Il aurait été intéressant d itérer ce paramètre afin de pouvoir optimiser la dalle et réduire les coûts au maximum. Projet de conception P a g e 24
Aussi, il aurait été possible d ajouter une aire de lien entre le poteau et la semelle afin de donner un certain jeu à la rupture par poinçonnement. La réalisation des tests de sol a aussi été simple et cela ne devrait pas se produire ainsi dans la réalité. Étant donné le caractère éducatif et académique du projet, il était difficile de prendre un budget pour réaliser deux ou trois tests de sol à une profondeur d au moins cinq mètres. Par la suite, en poussant plus loin le projet nous aurions pu optimiser le dessus des poteaux des semelles afin de pouvoir éliminer l utilisation de poutres d acier pour supporter la dalle. En prenant du recul, il aurait été plus efficace de débuter par réaliser les calculs de charges et de faire la modélisation et les calculs de résistance dans les semelles en optant pour un choix de résistance de sol qui soit approximatif et modifier par la suite les résultats obtenus avec la résistance réelle du sol en place au lieu d attendre après ces résultats pour débuter le projet. Afin de pouvoir poursuivre ce projet, il serait intéressant de pouvoir diriger le projet dans des optiques pratiques et structurelles. La structure du bâtiment pourrait être conçue et produite de façon à prouver par calculs la solidité ainsi qu optimiser cette structure afin de réduire les coûts de conception au minimum. Finalement, notre appréciation générale du projet est plutôt bonne. Quelques embûches ont été inconvénients et cela a été plus compliqué que prévu par moment, mais les résultats en sont concluants, cette fondation saurait résister au temps et aux éléments naturels. Projet de conception P a g e 25
8. BIBLIOGRAPHIE Association canadienne du Ciment. (2006). Concrete design handbook. Ottawa: Association Canadienne du Ciment. Institut canadien de la construction en acier. (2000). Handbook of steel construction. Willowdale, Ont: Canadian Institute of Steel Construction. Matweb. (2011). Béton Portland. Consulté le Décembre 1, 2011, sur Matweb: http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=7f7a7cc7496c4dfeb3075850ec 777fbe Paultre, P. (2011). Structure en béton armée. Presse international : Polytechnique. Savard, M. (2010). Béton armé 1 et 2. Chicoutimi. Tremblay&Lasalle. (1978). Dépôts meubles Saguenay Lac Saint-Jean. Rapport géologique 191. Québec : Ministère des richesses naturelles. Wikipedia. (2011, décembre). Tour de pise. Récupéré sur Wikipedia: http://fr.wikipedia.org/wiki/tour_de_pise Wikipedia. (2011, décembre). Viaduc de la concorde. Récupéré sur Wikipedia: http://fr.wikipedia.org/wiki/viaduc_de_la_concorde Projet de conception P a g e 26
9. ANNEXE A CDM Fondation 9.1 Liste des principaux symboles Aire Aire de béton de l armature de peau Aire d acier d armature de peau Largeur et longueur de la semelle Résistance au cisaillement Indice de recompression Distance entre le bord de la pièce et l armature Profondeur de la base de la semelle Indice des vides État limite ultime Coefficient d accélération Coefficient de vitesse en fonction de Facteur de sécurité contre la rupture Facteur de sécurité contre le glissement Force du vent Hauteur hors sol du niveau le plus élevé de l ouvrage Épaisseur de la base de la fondation Épaisseur de la couche de sol sous la semelle pour le tassement Coefficient d influence d une charge uniforme rectangulaire Coefficient de risque parasismique Moments mobilisant Moments résistants Coefficient des modes supérieurs de vibration Coefficient de capacité portante des semelles Pression du vent Peak ground acceleration/accélération maximale du sol Projet de conception P a g e 27
Contrainte effective Contrainte admissible sur le sol Charge applique par la base de la semelle sur le sol Charge appliquée sur une semelle carrée Charge appliquée sur une semelle carrée en fonction du tassement Charge appliquée sur une semelle filante Charge horizontale Charge verticale Facteur de ductilité relié à la force Sur résistance liée aux facteurs de modification de force Accélération spectrale Réponse spectrale Coefficients de géométrie des semelles Temps Période fondamentale Effort tranchant sismique à la base du bâtiment Poids structural Indice de liquidité Épaisseur de la mi-couche de sol sous la semelle pour le tassement Profondeur de la mi-couche Poids volumique du sol Poids volumique de l eau Poids volumique déjaugé Angle de frottement interne Angle de frottement entre le sol et la fondation Tassement Contrainte de la fondation Ratio d armature de peau Projet de conception P a g e 28
10. ANNEXE B 10.1 Calcul des charges météorologiques Les charges de neige de pluie et de vent sont calculées selon le code national du bâtiment annexe C, et les données météorologiques de l endroit. Les données sont celles de la ville d Alma. Les formules proviennent du CNB 4.1.6. 10.1.1 Calcul des charges de neige et de pluie I s : Coefficient de risqué du à la neige S s : Charge de neige au sol C b : Coefficient de base de la charge de neige au toi C w : Coefficient d exposition au vent C s : Coefficient de pente C a : coefficient de forme S r : Coefficient dû à la pluie S 10.1.2 Calcul des charges dû au vent p= charge vent succion des ouvertures q : pression dynamique des références (Alma) I w : coefficient de risque C e : Coefficient d exposition C p C g : Coefficient de rafale Projet de conception P a g e 29
10.1.3 Calcul des charges d utilisation (charge vive) Selon le Code national du bâtiment tableau 4.1.5.3, pour une aire de stockage de type entreposage ou hangar, on applique une charge minimale de 4.8 kpa. Cependant, selon le paragraphe 4.1.5.9, si la catégorie de risque du bâtiment est de type faible et que l aire tributaire est supérieure à 80 m pour une surcharge d au moins 4.8 kpa, on peut appliquer un facteur de réduction. La charge vive est donc de 3.36 kpa. 10.2 Calcul des charges permanentes (charge morte) Toujours selon le CNB 4.1.4.1, la charge vive inclut : le poids de tous les matériaux de construction, le poids des cloisons, le poids de l équipement permanent, et les charges dues à la terre, plante et arbre à proximité. Dans notre cas, la surface extérieure du bâtiment est une tôle ondulée. Bien que son poids soit négligeable, le CNB 4.1.4.1.3 exige que la charge morte causé par une cloison soit d au moins 1kN/m. Les poteaux et poutres dans ce type de bâtiment se situeront quelque part aux alentours d un W30x90. Nous sommes parvenus à cette estimation conservatrice en utilisant notre charge de vent (avec facteur 1.4w) qui causera la flexion la plus grande dans nos poteaux (versus la petite charge de toit, de cloison ou de neige) et on obtenait un moment se situant aux à environ 60KnM. Hors le W30x90 peut supporter près de 500KnM sur une longueur non - contreventé de 9000mm. Sa masse nominale est de 134 kg/m. Le hangar disposera de 40 poteaux et d environ 30 poutres (pour une longueur totale d environ 120 m), on obtient donc une charge réaliste de 1.251 kpa. La dalle, quant à elle, sera d une épaisseur de 200 mm et contiendra 7 barres d armature de type 30M pour chaque mètre (masse linéique de 5.495 kg/m). Elle a un poids de 4.918 kpa. Projet de conception P a g e 30
10.2.1 Dimensionnement préliminaire de la dalle pour estimation du poids Dans notre cas, il s agit d une dalle unidirectionnelle où les supports se retrouvent sur le grand axe. Il y a donc une longueur non supportée (où s applique la flexion de 12.12 m) En vérifiant auprès d autres ouvrages d'envergure similaires, on sait que notre dalle devrait mesurer 200 mm d épaisseur tout au plus. Donc, le calcul qui suit sert à calculer l armature nécessaire afin de reprendre le moment de flexion dans notre dalle. Efforts pondérés : Charge vive : Charge propre de la dalle pondérée : Charge totale = Donc notre charge totale est de Calcul du moment générés par : Calcul du bras de levier d armature et de l aire nécessaire : On a choisi comme type d armature, des barres de type 30M (aire 700 mm, diamètre 29.9mm). Noter que dans une dalle l indice, qui représente l enrobage minimal, est de 20mm. Le bas de levier dans une dalle est d environ 0.95d car elle ne contient pas d étrier. 3552.19 mm² /m Projet de conception P a g e 31
Il faut donc 3552.19 mm²/m d acier dans la dalle. Puisque chaque tige possède une aire de 700 mm², il faut donc 6 tiges afin de contenir le moment fléchissant. Vérification de la résistance réelle de l armature à la flexion : = 16.35 mm Poids réel de la dalle : Projet de conception P a g e 32
10.2.2 Calcul des effets d un séisme par la Méthode de la force statique équivalente On peut déterminer l effort tranchant sismique à la base du bâtiment à l aide de l équation fondamentale de la méthode statique. Données et paramètres connus : Bâtiment de 1 étage à Métabetchouan lac à la croix Structure de configuration rectangulaire 42.672 x 12.192 mètres Catégorie d emplacement D : Sol consistant selon tableau 4.1.8.4 SFRS : ossature contreventé Catégorie de risque normale Étape #1 Réponses spectrale de l accélération pour la ville d Alma : Typique de l est du Canada Projet de conception P a g e 33
Étape #2 Calcul des coefficients de fondation et : 2 1) Calcul de ; Selon tableau 4.1.8.4B, Pour Pour Puisque pour la ville d alma, l interpolation donne : 2) Calcul de ; Selon tableau 4.1.8.4C, Pour Pour Puisque Sa(1,0)=0,11 pour la ville d alma, l interpolation donne : 2 Tableaux 4.1.8.4B et 4.1.8.4C du CNB Projet de conception P a g e 34
Étape #3 Calcul de l accélération spectrale S(T) : Selon l article 4.1.8.4 6) : 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,2 0,5 1 2 4 T Figure 12: L accélération spectrale en fonction du temps Projet de conception P a g e 35
Étape #4 Estimation de la période fondamentale du bâtiment : Selon l article 4.1.8.11 3) du code du bâtiment, pour une ossature contreventée ; (Où est la hauteur hors sol du niveau le plus élevé de la partie principale de l ouvrage (en mètres)). Afin de faciliter les équations, nous négligerons la hauteur du toit, ce qui signifie que la hauteur maximal du dernier niveau sera la hauteur du plafond de l entrepôt, qui est d une hauteur de 9 mètres. 2 1 9,0 m 1,8 m Figure 13: Représentation de l'ossature du bâtiment Projet de conception P a g e 36
Étape #5 Calcul du facteur tenant compte de l effet des modes supérieurs de vibration sur l effort tranchant à la base, dénoté ; interpolation linéaire pour obtenir le produit à partir des résultats de l étape #3 Résultats de l étape #3 Les valeurs de M V sont données dans le tableau 4.1.8.11 du Code national du bâtiment. À l aide de l étape #1, pour la ville de Métabetchouan, nous avons Le tableau 4.1.8.11 et les résultats de l étape #3 nous donnent : Avec, valeur obtenue à l étape #4, on obtient par interpolation : Projet de conception P a g e 37
Étape #6 CDM Fondation Poids au niveau 1 : Poids au niveau 2 : Poids total: Étape #7 Projet de conception P a g e 38
10.3 Calcul des différents cas de chargements : Combinaisons des charges à l ELU: 3 1) 1,4D 2) 1,25D+1,5L+0,5S 3) 1,25D+1,4S+0,5L 4) 1,25D+1,4W+0,5L 5) 1,0D+1,0E+0,5L+0,25S Le cas le plus critique s appuyant sur nos fondations sera donc le cas 2 : 1.25D +1.5L+0.5S = 17.29 kpa. 3 Tableau 4.1.3.2 Code national du bâtiment Projet de conception P a g e 39
11. ANNEXE C 11.1 Détermination de la contrainte admissible à l ELU 11.1.1 Semelles carrées Valeurs des variables importantes pour fin de calculs Projet de conception P a g e 40
Équation de la capacité portante admissible Cohésion Surcharge Profondeur Le terme de profondeur est négligé en raison du facteur Le facteur de sécurité utilisé est de 3. Projet de conception P a g e 41
11.1.2 Semelles filantes Valeurs des variables importantes pour fin de calculs Les autres variables sont les même que pour une semelle carrée Équation de la capacité portante admissible Projet de conception P a g e 42
11.2 Dimensionnement de la base des semelles à l ELU 11.2.1 Six semelles carrées Équation du dimensionnement de la base des semelles Semelles carrées Aire tributaire des semelles 42,672 m 12,192 m 6,096 m 21,336 21,34 m Figure 14: Vue en plan du bâtiment avec 6 semelles carrées et leur aire tributaire Les semelles seront dimensionnées selon celles ayant la plus grande aire tributaire, dans notre cas, l aire tributaire utilisée sera celle des semelles centrales qui est de : Projet de conception P a g e 43
Charge pondérée sur la semelle ( : Le dimensionnement de la semelle selon et q adm : Projet de conception P a g e 44
11.2.2 Huit semelles carrées Aire tributaire des semelles 42,672 m 6,096 m 14,224 m 12,192 m Figure 15: Vue en plan du bâtiment avec 8 semelles carrées et leur aire tributaire L aire tributaire utilisée pour le dimensionnement : Charge pondérée sur la semelle ( : Le dimensionnement de la semelle selon et q adm : Projet de conception P a g e 45
11.2.3 Dix semelles carrées Aire tributaire des semelles 42,672 m 6,096 m 10,668 m 12,192 m Figure 16: Vue en plan du bâtiment avec 10 semelles carrées et leur aire tributaire L aire tributaire utilisée pour le dimensionnement : Charge pondérée sur la semelle ( : Le dimensionnement de la semelle selon et q adm : Projet de conception P a g e 46
11.2.4 Deux semelles filantes Aire tributaire de la semelle 42,672m 12,192 m 6,096 m Figure 17: Vue en plan du bâtiment avec 2 semelles filantes et leur aire tributaire L aire tributaire utilisée pour le dimensionnement : Charge pondérée sur la semelle ( : Sur semelles filantes de 42,672 mètres Le dimensionnement de la semelle selon et q adm : Projet de conception P a g e 47
11.3 Évaluation du tassement 11.3.1 Six semelles carrées Charge répartie à la base de chaque semelle Figure 18: Vue en coupe d une semelle dans le sol Projet de conception P a g e 48
Détermination de la charge due au sol à la mi- couche Détermination de la surcharge Détermination de la charge induite dans le sol par la surcharge à l aide de l abaque de Steinbrenner, ou il nous sera possible de définir un coefficient. Avec et nous trouvons un coefficient égale à. Dans notre cas, et sont identiques, car la semelle est carrée. Charge uniforme B L L Figure 19: L'effet d'une charge répartie rectangulaire en une profondeur Z La charge induite dans le sol par la surcharge sera de : Projet de conception P a g e 49
Calcul du tassement C r est déterminé à l aide de la relation empirique suivante : 4 : 5 t : 6 4 Nagaraj and Srinivasa Murthy 1985 5 Notes de cours mécanique des sols, uqac 2011, argile de Métabetchouan 6 Hough 1957, Hansbo 1975 et NAVFAC Manual 1982 Projet de conception P a g e 50
11.3.2 Huit semelles carrées Charge répartie à la base de chaque semelle Détermination de la charge due au sol à la mi- couche Détermination de la surcharge Détermination de la charge induite dans le sol par la surcharge à l aide de l abaque de Steinbrenner, où il nous sera possible de définir un coefficient. Avec et nous trouvons un coefficient égal à. Dans notre cas, et sont identiques, car la semelle est carrée. Projet de conception P a g e 51
L La charge induite dans le sol par la surcharge sera de : Le calcul du tassement Projet de conception P a g e 52
11.3.3 Dix semelles carrées Charge répartie à la base de chaque semelle Détermination de la charge due au sol à la mi- couche Détermination de la surcharge La charge induite dans le sol par la surcharge sera de : Projet de conception P a g e 53
Le calcul du tassement Projet de conception P a g e 54
11.3.4 Deux semelles filantes Charge répartie à la base de chaque semelle Détermination de la charge due au sol à la mi- couche Détermination de la surcharge La charge induite dans le sol par la surcharge sera de : Projet de conception P a g e 55
Le calcul du tassement Projet de conception P a g e 56
11.4 Évaluation de la contrainte en fonction d un tassement de 25 mm Variable pour les calculs Valeur de et pour différentes valeurs de 7 Tableau 3: Valeur de la contrainte admissible pour différentes valeur de la base Largeur des semelles Coefficient I 284.36 kpa 254.38 kpa 223.73 kpa 207.48 kpa 201.85 kpa 196.51 kpa 190.46 kpa 7 Abaque de Steinbrenner, volume Mécanique des sols théorie et pratique 1997 Projet de conception P a g e 57
185.70 kpa Valeur de la contrainte admissible pour différentes valeurs de I En sachant que Charges appliquées sur chaque semelle ( ) en fonction de la dimension de celle-ci et de la contrainte admissible Tableau 4:Charges appliquées sur les semelles de base différente Largeur des semelles Aires 284.36 kpa 861.66 kn 254.38 kpa 1017.52 kn 223.73 kpa 1132.64 kn 207.48 kpa 1296.77 kn 201.85 kpa 1526.45 kn 196.51 kpa 1768.54 kn 190.46 kpa 2011.72 kn 185.70 kpa 22.74 kn Projet de conception P a g e 58
11.5 Dimensionnement de la fondation 11.5.1 Largeur du poteau La charge appliquée sur les semelles centrales est de 1499.20 KN, hors étant donné le rapport hauteur/largeur du poteau, il est évident qu il développera sont plein potentiel en compression, on peut donc dimensionner celui-ci directement à partir de la contrainte maximale en compression. Projet de conception P a g e 59
11.5.2 Largeur de la semelle, hauteur et aire de l armature Pression exercée par la semelle : Hauteur minimale d armature, 1 direction : À partir de la table 9.3 du CDH, on obtient une hauteur de 301.75 mm, puisque le CDH applique un coefficient de 0.9, notre réel est donc de 335.27 mm Hauteur minimale d armature, 2 directions : À partir de la table 9.6 du CDH, on obtient un ratio, donc C est donc le cisaillement 2 directions qui dominent, la largeur totale de la semelle est donc de 425mm +75 mm (espacement minimal de l armature pour un béton exposé) +diamètre de l armature. On détermine le diamètre minimum de l armature à utiliser à l aide la table 9.10 du CDH, dans notre cas il s agit d acier 20M. Projet de conception P a g e 60
Vérification des conditions de poutre profonde : Une poutre profonde est une poutre pour laquelle la largeur de sa base ne dépasse pas 3. Dans les poutres profondes, il n y a pratiquement aucune flexion et la majorité des contraintes transmises aux appuis sont des contraintes d efforts tranchants. Ainsi, seule une petite partie du béton présent sert à absorber l effort, voir dessin ici-bas. D B 3D Figure 20:Contraintes induites par des forces dans une poutre profonde On ne tient donc pas compte des effets de poutre profonde. Projet de conception P a g e 61
Vérification de l aire d acier d armature requise pour la résistance à la flexion : À partir de la table 9.9a du CDH, on obtient une aire d acier de 1 103.8 mm/ M. On a donc besoin de 3 035 mm total d acier, puisque chaque barre a une aire de 300 mm, il faut donc 10.1 barres (11 barres d armature dans les 2 sens) afin de contenir la tension. Figure 21:Vue en coupe d'une semelle avec l'armature d'acier à la base de la semelle Projet de conception P a g e 62
11.5.3 Calcul de l acier d armature dans le poteau Choix de 4 barres de 10 M (une par coter) Longueur d ancrage en flexion dans la semelle : Vérification si cela est juste avec la distance du bord libre: Longueur d ancrage en compression des barres qui traverse le poteau/semelle : Projet de conception P a g e 63
Diamètre de pliage 16[A6.6.2.3] Diamètre de 70 mm, maximum de 10% de différence entre le pliage réel et celui demandé. Extrémité de crochet : Longueur de chevauchement minimale dans le poteau : La table [12.6.1] permet de confirmer cette valeur. Longueur dans le poteau : Longueur totale des tiges de poutre : Longueur de barre dans le quart de cercle pour la courbure Il y aura donc 4 tiges de 810 mm donc un besoin de 3.24 m de tiges d acier 10M Projet de conception P a g e 64
Figure 22: Vue en coupe d'une semelle avec l'armature nécessaire entre le poteau et la base de la semelle Projet de conception P a g e 65
11.6 Calculs de l armature de peau : Distance du bord Vérification : = épaisseur de dalle 8 (Pour une poutre exposée, le ratio est de 0,01) Avec 225.82 mm²/m : 3 barres par m de 10M 8 Norme A23.3-04 Projet de conception P a g e 66
Espacement : Figure 23: Vue en coupe d'une semelle avec l'armature d'acier dans la semelle Projet de conception P a g e 67
11.7 Résistance à l effort tranchant Il y a deux types de rupture possible due à l effort tranchant, une rupture de type poutre et une rupture de type poinçonnement. Une rupture par poinçonnement, c est lorsque le poteau de la fondation passe au travers de la semelle. Ce type de rupture est prévisible, on peut donc le calculer en comparant l effort transmis dans la semelle à l effort que peut reprendre la dalle dans l aire non critique. Poteau de la semelle 250 mm 675 mm Zone critique Dalle de la semelle 275 0 mm Projet de conception P a g e 68
Calcul de la contrainte de cisaillement à la rupture Ou Donc = 2.029 Mpa 2.328 MN Il y a 5 cas de rupture à vérifier Cas 1 : Rupture de type poutre où h 350 mm ou h 350 mm et -> Vrai donc s applique. -> 873 KN OK Cas 2 : Rupture de type poutre où h 350 mm ou h 350 mm et Ne s applique pas, car Cas 3 : Rupture de type poinçonnement : = 1.4868 MN = 1.55 MN -> OK Projet de conception P a g e 69
Cas 4 : Rupture de type poinçonnement : Ne s applique pas, car Cas 5 : Rupture de type poinçonnement, tous les cas. = 1.4868 MN Projet de conception P a g e 70
11.8 Calculs de sécurité 11.8.1 Glissement causé par un séisme Q V Q H Figure 24: Forces pour le calcul de glissement sur une semelle Projet de conception P a g e 71
11.8.2 Moment de renversement causé par le vent et un séisme La pression dû au vent sur la surface de 7 m x 42,672 m est de P = 0,62 kn/m 2 La force du vent est de En considérant 8 semelles qui reprennent la charge de vent En considérant 8 semelles qui reprennent la charge sismique Distance entre la base de la semelle et la charge de vent Distance entre la base de la semelle et la charge sismique Est égale à la profondeur de la semelle, c est-à-dire 1,8 m. Projet de conception P a g e 72
F v Q V F S 5,3 m 1,375 m Figure 25:Forces pour le calcul de renversement sur une semelle Projet de conception P a g e 73
11.9 Vérification de la flèche maximale dans la dalle Dans le cas de la flèche, il faut prendre en compte la flèche immédiate produite par la charge vive et la flèche dans le temps qui est calculée à partir de la flèche vive. Notez que la flèche maximale permise est de L/360 -> 34 mm 9.73 cm, L/360 permis-> 3.4 cm Projet de conception P a g e 74
Donc la dalle ne passe pas, il faut donc augmenter la taille de la dalle. On choisit d opter pour une épaisseur de 250 mm. On obtient donc La flèche instantanée respecte donc la norme. Calcul de la flèche d utilisation après 5 ans : Figure 26: La Flèche dans SAP2000 La flèche obtenue dans SAP2000 est plus élevée, car on ne tient pas compte de l armature. Projet de conception P a g e 75
12. ANNEXE D 12.1 Laboratoires 12.1.1 Granulométrie par sédimentation 12.1.1.1 INTRODUCTION Il est physiquement impossible d utiliser des tamis lorsque les particules sont de diamètre équivalent inférieur à 0.08 mm. Une analyse granulométrique par sédimentation doit donc être effectuée afin d estimer la distribution granulométrique des particules de silt et d argile. 12.1.1.2 PROCEDURE D ESSAI 9 Préparation de l échantillon Note : L échantillon doit être représentatif du sol et la masse sèche doit être entre 40 g et 100 g. Configuration du sol à analyser : Un sol à grains fins ne contenant pas de particules dont le diamètre équivalent est supérieur à 2 mm. Il suffit alors de prélever un échantillon de sol humide et de le peser avec une précision de ±0.01 g. 9 Saeidi Ali, Cahier de laboratoires, Fondations 6GEN632, Automne 2011 Projet de conception P a g e 76
Description de l essai a) Incorporer votre échantillon à 125 ml d eau distillée et 5 g d agent dispersants (hexamétaphosphate de sodium). b) Mélanger la solution et le sol à l aide d un agitateur pendant 1 à 4 minutes. c) Verser toute la suspension ainsi produite dans un cylindre de sédimentation de 1 litre, ajouter au besoin de l eau distillée afin d obtenir 1000 ml. d) Boucher le cylindre et agiter doucement pendant une minute. S assurer qu il ne reste pas de sol collé à la paroi et au fond du cylindre. e) Noter le temps de départ de la sédimentation. f) Mesurer la concentration et la vitesse de chute des particules de sol à l aide d un hydromètre. Insérez-le très délicatement dans le cylindre afin d éviter de créer de la turbulence. Noter la lecture. g) Enregistrer la température à chaque lecture d hydromètre. h) Faire des lectures de l hydromètre à la 2 min, 5 min, 15 min, 30 min,60 min, 120 min, 240 min et 1440 min. Projet de conception P a g e 77
12.1.1.3 RÉSULTATS ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE Date: 28-09-2011 Projet: Fondations entrepôt agricole Réalisé par: Martin Girard Échantillon #: 2 Carol Boivin Lieu: Métabetchouane Profondeur: 1m David Barrette Hydromètre ASTM 152H #: 65 Densité relative du sol (Drs): 2,7 Masse sèche de l'échantillon: 76,22 g Facteur de correction densité du sol: a Masse sol sèche : % total passant: P Correction composée: C Temps: ti Profondeur effective: H`i Diamètre particules sol: D Coefficient de viscosité et de densité: K Facteur de correction de l'hydromètre: F Nombre de particules en suspension: Ri Jour Heure ti (min) Ti ( C) Ri (g/l) C (g/l) Ri-C (g/l) H`i (cm) k D (mm) %total de passant Jeudi 15h26 1 23 37 4,9 32,1 10,2 0,0130 0,0415 49,62 Jeudi 15h27 2 23 36 4,9 31,1 10,2 0,0130 0,0294 48,07 Jeudi 15h31 5 23 32,5 4,9 27,6 11 0,0130 0,0193 42,66 Jeudi 15h41 15 23 28 4,9 23,1 11,7 0,0131 0,0116 35,70 Jeudi 15h56 30 23 27 4,9 22,1 11,9 0,0131 0,0082 34,16 Jeudi 16h26 60 23 25 4,9 20,1 12,2 0,0130 0,0059 31,07 Jeudi 17h26 120 23 23 4,9 18,1 12,5 0,0131 0,0042 27,98 Jeudi 19h26 240 23 21 4,9 16,1 12,9 0,0131 0,0030 24,89 Vendredi 15h26 1440 23 19 4,9 14,1 13,2 0,0130 0,0012 21,79 Projet de conception P a g e 78
12.1.1.4 COURBE GRANULOMETRIQUE Figure 27:Courbe granulométrique Projet de conception P a g e 79