Etude Stade À Gradins [PDF]

Zitiervorschau

Université Abdelmalek Essaadi École nationale des sciences appliquées de Tétouan

Étude d'un stade à gradins municipal de foot-ball Commune Ouislane - Meknès

Auteur :

Youssef

Talbi

Membres du jury :

Khamlichi Pr. Bouraida El Yamouni Pr. Abdellatif

Année universitaire : 2017 - 2018

Remerciements

Avant d'entamer le vif sujet du rapport, je tiens à remercier toute personne ayant contribué au bon déroulement de ce stage. Je tient donc à remercier le bureau d'études "Smailia Structure" pour l'expérience professionnelle et relationnelle que j'ai pu accumuler durant les 6 semaines du stage. Aussi, un grand et sincère remerciement au corps professoral et pédagogique du département génie civil au sein de l'École Nationale des Sciences Appliquées de Tétouan.

Résumé

Ce projet consiste en l'étude d'un bâtiment municipal, plus précisément un stade à gradins de foot-ball. En utilisant les règlements de calcul et vérications du béton armé (RPS2000 (revisé 2011) et BAEL91 (modié 99)), cette étude se compose en deux parties majeures : -Etude statique : Eectuée manuellement et à l'aide des logiciels Abaqus et Cypecad. -Etude dynamique : Vu l'irrégularité de la structure, une analyse modale spectrale est nécessasire, aussi eectutée à l'aide du logiciel Cypecad.

Mots clés : Gradins, Bâtiment, Béton armé, Cypecad, RPS2000 modié 2011, BAEL91 modié 99.

Table des matières 1

Présentation du pro jet

1.1

1.2

2 3

1

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Conception

3.2 3.3

Pré-dimensionnement des éléments structuraux 3.1.1 Planchers : Dalle pleine . . . . . . . . . 3.1.1.1 Épaisseur des planchers . . . . 3.1.1.2 Sens de portée des planchers . 3.1.2 Poutres . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.3 Poteaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . Évaluation des charges . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Charges permanentes G . . . . . . . . . 3.2.2 Charges d'exploitation Q . . . . . . . . Dimensionnement des éléments en béton armé . 3.3.1 Poteaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.1 Ferraillage longitudinal . . . . 3.3.1.2 Ferraillage transversal . . . . . 3.3.2 Poutres . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Étude dynamique

4.1 4.2

1 1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4

Étude statique

3.1

4

Présentation de l'ouvrage . . . . . . . . 1.1.1 Implantation de l'ouvrage . . . . 1.1.2 Données géotechniques . . . . . . 1.1.3 Caractèristiques géométriques . . 1.1.3.1 Dimensions en plan . . 1.1.3.2 Dimensions en élévation 1.1.4 Les diérents acteurs . . . . . . . Conception de la structure . . . . . . . . 1.2.1 Matériaux . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Ossature de l'ouvrage . . . . . . 1.2.3 Plancher . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4 Maçonnerie . . . . . . . . . . . . 1.2.5 Revêtement . . . . . . . . . . . . 1.2.6 Fondation . . . . . . . . . . . . .

5

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5 5 5 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 9 10

Données du calcul sismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Résultats de l'analyse modale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Table des gures 1.1 1.2 1.3

Plan de masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Positionnement du bâtiment vis-à-vis des autres éléments du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . Coupe transversale du bâtiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 2

2.1 2.2

Dessins illustrant la symétrie du bâtiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modélisation sur Cypecad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4

3.1 3.2 3.3 3.4

Décomposition du plancher incliné . . . . . . . . . . . Position du poteau P4 en rouge . . . . . . . . . . . . . Ferraillage du poteau P4 généré par Cypecad . . . . . Ferraillage d'une poutre continue généré par Cypecad

6 7 8 9

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Chapitre 1

Présentation du projet Dans le cadre de la valorisation de la jeunesse, la commune de Ouislane a décidé - en partenariat avec le Ministère de la Jeunesse et du Sport - de mettre en ÷uvre des aménagements qui prometteraient la région dans ce sens, d'où l'intérêt de la réalisation de ce stade. 1.1

Présentation de l'ouvrage

Le projet comporte plusieurs sections, à savoir :  Un parking ;  Une salle couverte ;  Le terrain (Espace gazonné) ;  Les gradins. Nous allons nous intéresser au cours de cette étude aux gradins qui devraient accueillir 1395 places.

1.1.1 Implantation de l'ouvrage Le terrain retenu pour recevoir le projet se situe à Riad Al Omrane dans la commune urbaine de Ouislane, commune de la préfeture de Meknès dans la région Fés-Meknès. Le terrain est de type S2 situé dans une zone de vitesse ZV2 et zone d'accélération A2. (cf. g. 1.1)

Figure 1.1  Plan de masse

1.1.2 Données géotechniques Le sol support est de type : Argile. La contrainte admissible par le sol est : σsol = 1.5 bar

1

1.1.3 Caractèristiques géométriques D'après le chapitre 3.2 du RPS2011, ce bâtiment est considéré comme étant irrégulier. 1.1.3.1

Dimensions en plan

 Largeur : 19m  Longueur : 82m  Aire : 1558 m2 Bâtiment sujet en rouge (cf. g. 1.2)

Figure 1.2  Positionnement du bâtiment vis-à-vis des autres éléments du projet 1.1.3.2

Dimensions en élévation

 Hauteur sans structure métallique : 11.6m  Hauteur avec structure métallique : 15.5m (cf. g. 1.3)

Figure 1.3  Coupe transversale du bâtiment

2

1.1.4 Les diérents acteurs  B.E.T : Smailia Structure  Maitre d'÷uvre : Nour-Eddine SAADI  Maitre d'ouvrage : Commune de Ouislane en Partenariat avec : Ministère de la Jeunesse et des Sports Préfecture de Meknès - Société Al Omrane Meknès 1.2

Conception de la structure

1.2.1 Matériaux  Béton : B25  Acier : Fe E500

1.2.2 Ossature de l'ouvrage La structure du bâtiment a un système de contreventement interne assuré par les diérents portiques.

1.2.3 Plancher Le type de plancher utilisé dans cet ouvrage est : Plancher à dalle pleine.

1.2.4 Maçonnerie Les murs extérieurs sont faits en doubles cloisons en briques creuses de (15 cm ; 10 cm) séparées par un vide de 5 cm. Les murs intérieurs sont faits en simple cloison de 10 cm d'épaisseur.

1.2.5 Revêtement Le   

revêtement est constitué de : Enduit en ciment pour les faces extérieur des murs de façade. Enduit en ciment pour les murs et les plafonds. Carrelage pour les planchers et les escaliers.

1.2.6 Fondation Le laboratoire d'études géotechniques recommande un ancrage de 2.5 m.

3

Chapitre 2

Conception La conception du bâtiment a été faite en ce référant aux diérentes règles de pré-dimensionnement (cf. Chap. 3.1). Le bâtiment est divisé en 5 compartiments liés grâce à des joints de dilatation. La modélisation a été faite à l'aide du logiciel Cypecad (cf. g. 2.2) et vu la symétrie que présente le bâtiment l'étude va concerner uniquement trois blocs (deux blocs étant redondants) (cf. g. 2.1).

Figure 2.1  Dessins illustrant la symétrie du bâtiment

Figure 2.2  Modélisation sur Cypecad 4

Chapitre 3

Étude statique 3.1

Pré-dimensionnement des éléments structuraux

3.1.1 Planchers : Dalle pleine 3.1.1.1

Épaisseur des planchers

Dans cet ouvrage, on a opté exclusivement pour des dalles pleines vu la charge supérieure qu'elles peuvent supporter comparée à celle des dalles à corps creux. Leurs épaisseurs sont prises comme suit :  

l 30 l 35

3.1.1.2

de la portée pour une dalle reposant sur deux appuis. de la portée pour une dalle reposant sur trois ou quatre appuis. Sens de portée des planchers

Pour un panneau rectangulaire de largeur lx et de longueur ly , le sens de portée est déni par le rapport : α = llxy Si ce rapport est α < 0,4 alors le panneau porte uniquement dans le sens de la petite portée ; sinon il porte dans les deux sens.

3.1.2 Poutres Les poutres sont de forme rectangulaire b*h de largeur b et de hauteur h. Selon les règles de pré-dimensionnement des poutres, on estime que : l  h ≥ 12 , pour une poutre hyperstatique porteuse ; l  h ≥ 10 , pour une poutre isostatique porteuse ; l  h ≥ 15 , pour une poutre non porteuse .

3.1.3 Poteaux Le pré-dimensionnement d'un poteau de section a*b doit vérier a > 0.25 m exigée par le RPS2000, ainsi que la condition de √ non ambement exigée par le BAEL 91, avec a est le plus petit côté du poteau.  2 3lf  a a ≥ max et b > a  √B + 0.02 r Avec :

lf : La longueur du ambement du poteau. √ l

12

λ : L'élancement λ = f a Br : La section réduite du poteau Br =

fbu 0.9

kβNu + 0.85 100 fed

5

3.2

Évaluation des charges

3.2.1 Charges permanentes G Plancher incliné (cf. g. 3.1) : Plancher (25cm)

25 kN/m3 * 0.25 m * (13.95/12.5) = 7 kN/m2

Gradins

25 kN/m3 * 14 * (0.45 m * 0.9 m ) / 12.5 m = 11.4 kN/m2

Charge permanente

2.5 kN/m2

Total

20.9 kN/m2

Figure 3.1  Décomposition du plancher incliné RDC : Dallage (15 cm)

25 kN/m3 * 0.15m = 3.75 kN/m2

Charge permanente

3.5 kN/m2

Total

7.25 kN/m2

3.2.2 Charges d'exploitation Q Plancher incliné

6 kN/m2

RDC

6 kN/m2

6

3.3

Dimensionnement des éléments en béton armé

3.3.1 Poteaux Le ferraillage du poteau est basé sur l'organigramme des règles BAEL. Le calcul du poteau présenté dans ce qui suit, est celui du poteau P4 (cf. g.3.2) au niveau du RDC. En ce qui concerne les autres niveaux, on eectuera un calcul similaire. Le calcul du poteau sera fait en ne tenant compte que de l'état limite ultime (ELU).

Figure 3.2  Position du poteau P4 en rouge 3.3.1.1

Ferraillage longitudinal

La descente de charges à l'ELU donne un eort normal N=396.2 kN. 1. On considère les dimensions : a*b = 40*40 cm2 2. lf = l0 , avec l0 est la longueur de l'étage correspondant. Donc : lf = 2.6m q l b∗a3 3. λ = if avec : i = Imin B ; Imin = 12 =, donc : λ = 21.7 4. λ ≤ 50 donc : α = α = 0.79

0.85 λ 2, 1+0.2∗( 35 )

donc :

5. La section d'acier est calculée en utilisant la relation suivante :

As = (

Br ∗ fc28 1.15 Nu − )∗ α 1.35 fe

Avec   4 ∗ P erimetre = 6.40cm2 As ≥  0.002 ∗ A = 3.20cm2 c

Donc As = 13.5cm2 soit 12HA12 . 3.3.1.2

Ferraillage transversal

Le diamètre des armatures transversales est au moins égal à la valeur normalisée la plus proche du tiers du diamètre des armatures longitudinales qu'elles maintiennent :

∅ ≥ 1/3 ∗ ∅max On prend donc ∅ = 8mm 7

Les armatures transversales sont disposées en cours successifs plans et normaux à l'axe longitudinal de la pièce. Leur espacement doit vérier :    15 ∗ ∅min = 180mm   emax ≤ 400mm     b + 10cm = 500mm min

Donc e = 80mm

Figure 3.3  Ferraillage du poteau P4 généré par Cypecad

8

3.3.2 Poutres

Figure 3.4  Ferraillage d'une poutre continue généré par Cypecad

9

Chapitre 4

Étude dynamique 4.1

Données du calcul sismique

Table 4.1  Données sismiques du site

4.2

Classe du bâtiment

Classe II

Coecient de priorité I

I=2

Coecient d'accélération A

A2

Niveau de ductilité

ND1

Type du terrain

S2

Amortissement

5%

Zonage

Zone2

Coecient du site

S=2

Résultats de l'analyse modale

Après avoir entré les diérentes données sismiques, on procède à l'analyse modale spectrale eectuée grâce au logiciel Cypecad. An de satisfaire les exigences réglementaires, il faut mobiliser au moins 90% de la masse de la structure avant d'atteindre la fréquence de coupure 33Hz. Les résultats pour 14 modes sont montrés dans le tableau 4.2 . On constate d'après ce tableau des résultats qu'on atteint la somme de 98,66% pour la direction X et la somme de 99.28% pour la direction Y au 14ème mode.

10

Table 4.2  Coecients de participation de l'analyse modale spectrale générés par Cypecad

Mode

T

Lx

Ly

Lgz

Mx

My

Hypothèse X(1)

Hypothèse Y(1)

Mode 1

0.369

0.1255

0.039

0.9913

20.99%

2.03%

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.893 m/s2

A = 0.893 m/s2

D = 3.08877 mm

D = 3.08877 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.812 m/s2

A = 0.812 m/s2

D = 4.22744 mm

D = 4.22744 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.851 m/s2

A = 0.851 m/s2

D = 3.68507 mm

D = 3.68507 mm

R = 3.5

R = 3.5

Mode 2

Mode 3

Mode 4

0.453

0.414

0.184

0.0002

0.276

0

0.0668

0.048

0.0429

0.9978

0.96

0.9991

0%

27.35%

28.78%

0%

0.87%

0.50%

A = 1.009 Mode 5

Mode 6

0.239

0.082

0

0

0.1069

0

0.9943

1

0%

0.09%

0%

0%

Mode 8

0.065

0.144

0.1092

0.1657

0

0

0.994

0.9862

0.09%

0%

0.72%

0%

D = 0.86814 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 1.008 m/s2

A = 1.008 m/s2

D = 1.45869 mm

D = 1.45869 mm

R = 3.5

R = 3.5

Mode 10

0.321

0.378

0.0572

0.1402

0.0015

0.9618

0.9984

0.2352

2.31%

0%

0.83%

39.16%

0.343

0.0173

0.0707

0.9973

1.74%

29.18%

11

A = 1.009 m/s2 D = 0.17144 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 1.009 m/s2

A = 1.009 m/s2

D = 0.10827 mm

D = 0.10827 mm

R = 3.5

R = 3.5 m/s2

A = 1.009 m/s2

D = 0.52872 mm

D = 0.52872 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.94 m/s2

A = 0.94 m/s2

D = 2.45909 mm

D = 2.45909 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.885 Mode 11

m/s2

D = 0.17144 mm

A = 1.009 Mode 9

A = 1.009 m/s2

D = 0.86814 mm

A = 1.009 Mode 7

m/s2

m/s2

A = 0.885 m/s2

D = 3.19827 mm

D = 3.19827 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 0.919 m/s2

A = 0.919 m/s2

D = 2.73412 mm

D = 2.73412 mm

Mode

T

Lx

Ly

Lgz

Mx

My

Hypothèse X(1)

Hypothèse Y(1)

Mode 12

0.214

0.1146

0.0086

0.9934

8.10%

0.05%

R = 3.5

R = 3.5

A = 1.009 m/s2

A = 1.009 m/s2

D = 1.16869 mm

D = 1.16869 mm

R = 3.5

R = 3.5

Mode 13

0.257

0.0857

0.0058

0.9963

10.12%

0.05%

A = 1.002 Mode 14

0.251

0.7072

0

0.707

Total

24.98%

98.66%

0%

m/s2

A = 1.002 m/s2

D = 1.67425 mm

D = 1.67425 mm

R = 3.5

R = 3.5

A = 1.008 m/s2

A = 1.008 m/s2

D = 1.60375 mm

D = 1.60375 mm

99.28%

T

Période de vibration en secondes.

Lx, Ly

Coecients de participation normalisés dans chaque direction de l'analyse.

Lgz

Coecient de participation normalisé correspondant au degré de liberté rotationnelle.

Mx, My

Pourcentage de masse déplacée pour chaque mode dans chaque direction de l'analyse.

R

Relation entre l'accélération de calcul en utilisant la ductilité attribuée à la structure et l'accélération de calcul obtenue sans ductilité.

A

Accélération de calcul, en incluant la ductilité.

D

Coecient du mode. Équivaut au déplacement maximum du degré de liberté dynamique.

12

Conclusion Ce projet consiste en l'étude d'un bâtiment municipal, plus précisément un stade à gradins de foot-ball. L'étude statique et dynamique de ce dernier m'ont permises de m'initier aux diérents modules auxquels j'aurais aaire durant cette année universitaire. Le fait que ce projet soit en phase préliminaire m'a causé beaucoup de soucis vu l'indisponibilité de l'information, néanmoins, ce fût une expérience qui a valu le coup.

13