Etude parasismique bâtiments en béton armé Colmar

Antoine - Xavier Gangloff

Description

Niveau: Supérieures
Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar Antoine-Xavier GANGLOFF - 1 - Génie Civil 5ième année Projet de Fin d'Etudes Spécialité Génie Civil Étude parasismique de 3 bâtiments en béton armé à Colmar Auteur : Antoine-Xavier GANGLOFF Elève ingénieur de 5ième année, INSA de Strasbourg Tuteur entreprise : Eric HECKMANN Ingénieur ENSAIS, responsable du service structure, INGEROP Conseil & Ingénierie Tuteur INSA Strasbourg : Freddy MARTZ Professeur ENSAM Juin 2011

• choix de la méthode


• paramètres de l'analyse


• combinaisons des réponses modales


• calcul des armatures


• combinaisons des actions sismiques


• synthèse sur le coefficient de comportement


• analyse modale avec le logiciel robot


• capacité portante des puits aux eurocodes


• bâtiment en béton armé

Sujets

• 1650 Heckmann
• Becker
• Colmar

Informations

• Publié par: profil-fouv-2012
• Publié le: 01 juin 2011
• Nombre de lectures: 273
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

       

 

Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

Projet de Fin d’Etudes Spécialité Génie Civil   Étudeparasismique   de3   bâtiments   en   bétonarmé àColmar  

  Auteur: Antoine-Xavier GANGLOFF Elève ingénieur de 5 ième année, INSA de Strasbourg   Tuteur entreprise: Eric HECKMANN Ingénieur ENSAIS, responsable du service structure, INGEROP Conseil & Ingénierie   Tuteur INSA Strasbourg: Freddy MARTZ Professeur ENSAM     Juin 2011

Antoine-Xavier GANGLOFF

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Génie Civil 5 ième année

 

Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

Remerciements   A l'occasion de mon Projet de Fin d'Etudes, je tiens à remercier pour m'avoir accueilli au sein de la société Ingérop : -   M. Eric HECKMANN, responsable service structure ; -   MM. Alexandre WURRY, Julien MUHL, ingénieurs structure ;   MM. Aurélien ECHERNIER, Alain TRUNK, Luc BECKER, Claude WEISS, - Abdelaziz EL OUD, projeteurs/dessinateurs.   Je souhaite remercier plus particulièrement remercier M. HECKMANN de m'avoir intégré dans son service, et MM. WURRY et ECHERNIER, pour avoir pris le temps de répondre à chacune de mes questions. Ils m'ont permis d'effectuer un stage enrichissant tant sur le plan professionnel que relationnel.   Je remercie également M. MARTZ, professeur de béton armé et géotechnique à l'INSA Strasbourg, pour m'avoir guidé et conseillé tout au long du projet.   J'adresse donc mes remerciements les plus sincères à toutes ces personnes pour leur aide et leur patience, sans oublier l'ensemble des collaborateurs d'Ingérop.  

Antoine-Xavier GANGLOFF

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Génie Civil 5 ième année

Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

Sommaire Introduction ................................................................................................................................ 6 Résumé et mots-clés................................................................................................................... 7 1 Présentation de l'entreprise................................................................................................. 8 1.1 Le groupe Ingérop ...................................................................................................... 8 1.2 Historique ................................................................................................................... 8 1.3 Implantations .............................................................................................................. 9 1.4 Ingérop Est ................................................................................................................. 9 2 Présentation générale du projet ........................................................................................ 10 2.1 Les 3 bâtiments......................................................................................................... 10 2.2 Les acteurs du projet ................................................................................................ 10 2.3 Contreventement des 3 bâtiments ............................................................................ 11 2.3.1 Bâtiment Neuf-Brisach..................................................................................... 11 2.3.2 Bâtiment Bleich................................................................................................ 12 2.3.3 Bâtiment Centre Maternel ................................................................................ 12 2.4 Irrégularité des bâtiments ......................................................................................... 13 3 Modélisation de la structure ............................................................................................. 14 3.1 Charges..................................................................................................................... 14 3.2 Interaction Sol-Structure (ISS)................................................................................. 14 3.2.1 Etude géotechnique .......................................................................................... 14 3.2.2 Niveau d'application de l'action sismique ........................................................ 15 3.2.3 Modélisation des appuis ................................................................................... 15 3.3 Paramètres de la modélisation.................................................................................. 20 3.4 Modélisation des bâtiments ...................................................................................... 21 3.4.1 "Neuf-Brisach" ................................................................................................. 21 3.4.2 "Bleich" ............................................................................................................ 22 ............ 3.4.3 "Centre Maternel" ................................................................................. 22 4 Analyse modale spectrale................................................................................................. 23 4.1 Principe..................................................................................................................... 23 4.2 Recherche et sélection des modes propres ............................................................... 23 4.3 Prise en compte des modes négligés ........................................................................ 25 4.3.1 Pourquoi utiliser un pseudo-mode ?................................................................. 25 4.3.2 Les avantages ................................................................................................... 25 4.4 Analyse modale avec le logiciel Robot .................................................................... 26 4.4.1 Paramètres de l'analyse..................................................................................... 26 4.4.2 Résultats et observations .................................................................................. 26 4.5 Combinaisons des réponses modales ....................................................................... 29 5 Analyse sismique.............................................................................................................. 31 5.1 Hypothèses de calcul selon les règles PS 92 ............................................................ 31 5.2 Coefficient de comportement q ................................................................................ 32 5.2.1 Notion de ductilité ............................................................................................ 32 5.2.2 Le coefficient de comportement....................................................................... 33

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5.2.3 Choix du coefficient de comportement ............................................................ 34 5.2.4 Méthode des inerties équivalentes.................................................................... 36 5.2.5 Synthèse sur le coefficient de comportement................................................... 36 5.3 L'action sismique...................................................................................................... 37 5.3.1 Propriétés.......................................................................................................... 37 5.3.2 Combinaisons des actions sismiques................................................................ 38 5.3.3 Combinaisons d'actions pour le dimensionnement .......................................... 38 5.3.4 Vérifications ..................................................................................................... 39 6 Vérification des puits ....................................................................................................... 43 6.1 Capacité portante des puits....................................................................................... 43 6.2 Calcul sous chargement sismique ............................................................................ 43 6.2.1 Sollicitations..................................................................................................... 43 6.2.2 Réactions d'appuis ............................................................................................ 44 6.3 Calcul sous chargement statique .............................................................................. 48 6.3.1 Descente de charges ......................................................................................... 48 6.3.2 Réactions d'appuis ............................................................................................ 48 7 Calcul des voiles de contreventement .............................................................................. 50 7.1 Définition ................................................................................................................. 50 7.2 Détermination des aciers de flexion ......................................................................... 50 7.3 Vérification de cisaillement ..................................................................................... 51 7.4 Vérification du non-glissement ................................................................................ 52 7.5 Synthèse des armatures nécessaires ......................................................................... 53 7.6 Ferraillage des voiles................................................................................................ 53 7.6.1 Méthode par efforts réduits .............................................................................. 53 7.6.2 Ferraillage par cartographie ............................................................................. 54 7.6.3 Choix de la méthode......................................................................................... 55 8 Calcul d'une poutre échelle .............................................................................................. 56 8.1 Contexte ................................................................................................................... 56 8.2 Etude sous chargement sismique.............................................................................. 56 8.2.1 Ferraillage des voiles........................................................................................ 56 8.2.2 Calcul des linteaux ........................................................................................... 58 8.3 Etude sous chargement statique ............................................................................... 58 8.3.1 Principe............................................................................................................. 58 8.3.2 Modélisation..................................................................................................... 58 8.3.3 Calcul des armatures ........................................................................................ 59 8.3.4 Ferraillage......................................................................................................... 60 8.4 Synthèse du calcul de la poutre échelle.................................................................... 60 9 Etude aux Eurocodes ........................................................................................................ 61 9.1 Irrégularité des bâtiments ......................................................................................... 61 9.2 Analyse modale ........................................................................................................ 61 9.3 Hypothèses de calcul selon l'Eurocode 8 ................................................................. 62 9.4 Comparaison des accélérations spectrales................................................................ 63 9.5 Combinaison du mouvement sismique .................................................................... 64 9.5.1 Combinaisons des réponses modales ............................................................... 64

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Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

9.5.2 Combinaisons des actions sismiques................................................................ 64 9.6 Charges et combinaisons d'actions ........................................................................... 64 9.6.1 Charges............................................................................................................. 64 9.6.2 Combinaisons d'actions .................................................................................... 65 9.7 Vérifications des déplacements ................................................................................ 65 9.7.1 Déplacements maximaux ................................................................................. 65 9.7.2 Déplacements différentiels entre niveaux ........................................................ 66 9.7.3 Condition de joint sismique.............................................................................. 66 9.8 Réactions d'appuis aux Eurocodes ........................................................................... 67 9.8.1 Sollicitations..................................................................................................... 67 9.8.2 Comparaison PS92/EC8 ................................................................................... 67 9.8.3 Capacité portante des puits aux Eurocodes ...................................................... 68 9.9 Ferraillage des poutres voiles ................................................................................... 69 9.9.1 Acier de flexion ................................................................................................ 69 9.9.2 Effort tranchant ................................................................................................ 69 Conclusion................................................................................................................................ 70 Bibliographie ............................................................................................................................ 71 Liste des figures ....................................................................................................................... 72 Liste des tableaux ..................................................................................................................... 73  

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Génie Civil 5 ième année   

Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

Introduction   En 2011, les récents séismes qui ont touché la Nouvelle-Zélande, le Japon ou encore l'Espagne démontrent l'importance de la construction parasismique. La magnitude du séisme au Japon n'est pas comparable aux risques sismiques auxquels la France peut être exposée. Mais les constructions françaises doivent être conçues pour ne pas s'effondrer, ni s'endommager, face aux séismes d'amplitude moyenne.   D’une durée de 20 semaines, ce Projet de Fin d’Etudes (PFE) s’est déroulé au sein du service structure de la société Ingérop basée à Oberhausbergen. Il s’intéresse à l’étude parasismique de 3 bâtiments en béton armé à Colmar (zone sismique Ib). Les bâtiments, constitués de parkings au sous-sol et de 4 étages, sont destinés à accueillir des commerces au rez-de- chaussée et des logements aux étages courants. Ces différences de fonctions entraînent des irrégularités de la structure entre les étages. C'est pourquoi les bâtiments font l'objet d'une étude sismique détaillée.   Après la présentation de l’entreprise et du projet, le présent mémoire expose l’étude du contreventement de chaque bâtiment. Cette étude démontrera en quoi les bâtiments sont irréguliers, ce qui oblige à analyser la structure à l’aide d’une modélisation spatiale.   Dans un second temps, l’influence de l’interaction entre le sol et la structure est abordée. De ce fait, les appuis de la structure – des puis busés, dans ce cas – sont modélisés par des appuis élastiques. Ensuite, l’ensemble des hypothèses de l’analyse modale et du calcul sismique est exposé, notamment la prise en compte d’un mode résiduel et le choix du coefficient de comportement.    Pour finir, les résultats issus des modélisations sont exploités. Ils permettent de vérifier la stabilité des bâtiments, les déplacements maximaux, les dimensions des fondations ainsi que de déterminer les sections de ferraillage dans les voiles de contreventement. Les calculs ont d'abord été effectués d'après les règlements français : les règles PS 92, BAEL 91 rév. 99... La même étude a ensuite été menée aux Eurocodes dans le but de comparer les résultats obtenus.

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Etude parasismique 3 bâtiments en béton armé à Colmar

Résumé et mots-clés Ce Projet de Fin d'Etudes, au sein de la société Ingérop, a pour but l'étude parasismique de 3 bâtiments en béton armé situés à Colmar (zone sismique Ib). Les bâtiments, constitués de parkings au sous-sol et de 4 étages, sont destinés à accueillir des commerces au rez-de- chaussée et des logements aux étages courants. Ces différences de fonctions entraînent des irrégularités de la structure entre les étages. C'est pourquoi les bâtiments font l'objet d'une étude parasismique détaillée. Le but de l'étude est la modélisation des structures avec un logiciel de calcul aux éléments finis, afin d'effectuer l'analyse modale et le calcul sismique pour chaque bâtiment. L'interaction entre le sol et la structure est intégrée par des appuis élastiques dont la raideur est calculée suivant une étude comparative du module de cisaillement dynamique du sol. Les résultats extraits du logiciel du calcul ont permis de vérifier la stabilité des bâtiments, des déformées et de ferrailler les voiles de contreventement. Dans un premier temps, les calculs ont été effectués d'après les règlements français : les règles PS 92, BAEL 91 rév. 99... La même étude a ensuite été menée aux Eurocodes dans le but de comparer les résultats obtenus.   Mots-clés : Béton armé - Modèles aux éléments finis - Analyse modale et sismique - Contreventement - Ferraillage    Abstract : This project, in the company Ingerop, concerned a seismic study of 3 reinforced concrete buildings located in Colmar (in the Ib seismic area). Buildings, composed of car parks in the basement and 4 floors, are designed to accommodate stores on the ground floor and lodgings on the other floor. To carry out the study, a fine elements software had been used to model constructions. This type of modelling enables the modal analysis and the seismic calculation. The soil-structure interaction is modelled by introducing elastic supports. After the calculation of the structure by the software, results can be extracted. These results were used to check the stability each buildings, to control deformations and to size reinforced concrete walls. These calculations have first been carried out according to French regulations (PS. 92, BAEL 91 rév. 99...). The same study has then be conducted with European regulations in order to compare the results.   Keywords : Reinforced concrete - Fine elements models - Modal and seismic analysis - Wind bracing - Iron framework

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