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Projet de Fin d'Etudes

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Description

Niveau: Secondaire, Collège

  • mémoire


Projet de Fin d'Etudes : Etude Economique du Collège Doctoral Européen Mémoire Tournier Guillaume, élève ingénieur 5ème année Génie Civil SEPTEMBRE 2006

  • dimensionnement

  • pfe college doctoral

  • principes de dimensionnement retenus

  • étudiants doctorants dans le cadre

  • lieu de vie et de rencontres favorable aux échanges culturels


Sujets

Informations

Publié par
Publié le 01 septembre 2006
Nombre de lectures 519
Langue Français

Exrait



Génie Civil SEPTEMBRE 2006




ProjetdeFind’Etudes:

Etude Economique du Collège Doctoral Européen


MMMMéééémmmmooooiiiirrrreeee





































ème
TournierGuillaume,élèveingénieur5 année




PFECOLLEGEDOCTORALEUROPEEN








1. PRESENTATION DU PROJET ET DE L’OBJECTIF DU PFE............................... 5
1.1LEPROJET ...................................................................................................... 5
1.2LESPRINCIPAUXINTERVENANTS............................................................................. 6
1.3DESCRIPTIONDUBATIMENTETUDIE......................................................................... 7
1.4PROBLEMATIQUEDUPFE..................................................................................... 7
2. MODELISATION & DESCENTE DE CHARGES. ............................................... 8
2.1MODELISATION ................................................................................................ 8
2.2DESCENTEDECHARGES .....................................................................................12
3. DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS « PIEU »...................................... 15
3.1HYPOTHESES ..................................................................................................15
3.2ACTIONSETCOMBINAISONSD’ACTIONS:.................................................................15
3.3PIEUXCOMPRIMES............................................................................................15
3.4PIEUXARRACHES .............................................................................................17
3.5DISPOSITIONSCONSTRUCTIVES ............................................................................20
3.6OPTIMISATIONDESSECTIONSDEPIEU ....................................................................20
3.7RECAPITULATIFDESPIEUXRETENUS .......................................................................21
3.8DIMENSIONNEMENTDESELEMENTSD’OSSATURE.........................................................23
3.8.1 Dimensionnement d’une semelle sur 2 pieux..............................................23
3.8.2 Dimensionnement du voile de contreventement..........................................25
4. DIMENSIONNEMENT DE LA SOLUTION « PUITS ». ...................................... 30
4.1HYPOTHESES ..................................................................................................30
4.2DIMENSIONNEMENTDESELEMENTSD’OSSATURE.........................................................32
4.2.2 Dimensionnement des puits sous semelles filantes......................................33
4.2.3 Dimensionnement des poteaux.................................................................34
4.2.4 Dimensionnement des poutres .................................................................34
4.2.5 Dimensionnement de la dalle haute du sous-sol.........................................34
5. ETUDE DE PRIX COMPARATIVE..................................................................... 35
5.1METHODOLOGIE ..............................................................................................35
5.2MEMOIREMETHODOLOGIQUEDEREALISATION: .........................................................36
5.2.1 Moyens mis en œuvre .............................................................................36
5.3CONCLUSIONSURL’ETUDEDEPRIX ........................................................................37
6. CONCLUSION DU PFE.................................................................................... 38











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Remerciements








JetiensàremercierMonsieurMichelDUIGOU,directeurtechniquedelasociétéURBAN
pourlesujetquim’aétéproposé.
JetiensàexprimermatrèsgrandereconnaissanceàMonsieurPhilippeCAPRON,
directeurdel’agenceCTEStrasbourgpourletempsqu’ilm’aconsacréetlesnombreuses
explicationsqu’ilm’adonnées.

Mesremerciementsvontégalementàtouslesdessinateurspourleurdisponibilité.
EnfinjetiensàremercierMonsieurHOTTIERJean?Michelquifutmonresponsableausein
del’écolepourlesnombreuxéchangesquenousavonspuavoir.







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PFECOLLEGEDOCTORALEUROPEEN







Introduction

Lesprincipalesétapesdel’étudeontétélessuivantes:
Pour la variante « pieu »
• Analyseetrecherchedocumentairesurlaproblématique
• Modélisationetexploitationdesrésultats
• Dimensionnementdespieux,semellesdefondations,voilesdecontreventements
• EtudedePrix
Pour la variante « puits »
• Conceptionduparkingetétudedefaisabilité
• Modélisationetexploitationdesrésultats
• Dimensionnementdesélémentsd’ossature(poteau,poutre,dallehautesous?sol)
• EtudedePrix

Dansunpremiertempsdeprésenteraileprojetainsiquelaproblématique,puis
j’exposeraipourchacunedes2variantes:lamodélisation,leschargesconsidéréesdans
lesdescentesdechargesetlesprincipesdedimensionnementretenuspourlesdifférents
éléments.
Enfinladernièrepartieprésenteral’étudedeprixcomparative.

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PFECOLLEGEDOCTORALEUROPEEN

1. Présentation du projet et de l’objectif du PFE

1.1 Le projet

Danslecadredudéveloppementdelaformationàl’échelleeuropéenne,l’Académie
deStrasbourgadécidéderéaliserunestructurepermettantd’accueillirdesétudiants
doctorantsdanslecadred’unprojetderechercheuniversitaire.
LeCollègeDoctoralEuropéen(CDE)deStrasbourgaccueilledesétudiants,
principalementoriginairesdepayseuropéens,quiontétésélectionnéspourpréparerune
thèsedansdeuxinstitutionsdifférentes :l'unedesuniversitésdeStrasbourgetune
autreuniversitéeuropéenne.
Ledoctorantpartagesontempsentrelesdeuxinstitutionsetconduitsesrecherches
sousladirectiond'undirecteurderecherchedanschacuned'elles.Danslecadredu
projetdeformationeuropéenneleCDEaétéconçudanslebutd’hébergerlesdoctorants
enleurproposantunlieudevieetderencontresfavorableauxéchangesculturelstout
enleurproposantdesstructuresleurpermettantderecevoirunenseignementsur
l'Europeafindelesinitiersurdiversaspects:arts,culture,économie,institutions,
politique.Lebâtimentsediviseen2parties:Lesseptétagessupérieursformentla
partierésidentielle,lerez?de?chausséeetlepremierétageaccueillentlesespaces
d’enseignementetd’accompagnementàlarecherche(espacelangues,bibliothèques,
sallesdeclasse).Les2partiessontréuniesparunjardinintérieurdontlatoitureforme
unatriumetsertd’emblèmeauCDE.Unsoubassementexisteauniveaudepremier
étagepermettantd’avoirunevuedepuislesjardinssurlacourcentraleintérieuresituée
aurez?de?chaussée(voirannexe1présentationdel’ouvrage)








Collège
Doctoral

Européen

















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1.2 Les principaux intervenants

Maîtrise d’ouvrage:ACADEMIEDESTRASBOURG
6ruedelaToussaint67975Strasbourg

Maîtrise d’œuvre:

Architecte:NICHOLASHAREARCHITECTSLLP
3BarnsburySquareLondresN11JL

Architected’opération:OFFNERGILCHKALKTRAN
7rueduParc67205Strasbourg?Oberhausbergen

Economiste:DAVISLANGDONFrance
5rueStGermainl’Auxerrois75001Paris

Ingénierie:BUROHAPPOLD
17NewmanStreetLondresW1T1PD

Ingénierieassociée:OTEIngénierie
1ruedelaLisière67403Illkirch

Entreprises :

LOT Entreprise
G?O\Terrassement\VRD S.A.KETTERERSULTZER
Charpentemétallique S.A.ATELIERSBOIS
Isolationextérieure S.A.S.IsolationsPALUSCI
Menuiseriemétallique S.A.LAUGEL–RENOUARD
Fauxplafonds S.A.S.GEISTEL
Revêtementdesolsouple S.A.S.RevêtementsHESSLK
Revêtementdecarrelage S.A.CAMPEIS
Peinture S.A.DECOPEINT
Electricité S.A.CLEMESSY
Systèmedesécuritéincendie S.A.CLEMESSY
Ascenseurs S.A.EST?ASCENSEURS
Chauffage S.A.S.AMECSPIEEst
Plomberie S.A.IMHOFF
NB:Commeindiquédanslaproblématiquel’entrepriseURBANn’apasétéretenuesuite
àsaréponseàl’appeld’offre










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1.3 Description du bâtiment étudié

Lebâtimentétudiédanslecadredeceprojetdefind’étudeestunR+8detype
résidentiel(7étagesproposant15chambresd’étudiantschacun).Lastructureest
réaliséeenbétonarmé,lejardinintérieurestcouvertparunatriumencharpente
métallique.
Cesdimensionsprincipalessont:28*60mausolpourunehauteurtotalde28.25m.La
structureestcomposéedevoiles,poutresetpoteauxaurez?de?chausséeainsiqu’au
èmepremierétage,àpartirdu2 étagelastructureserépèteavecdesvoilesde
contreventements(25cm)etdeuxnoyauxrigidesauniveaudescagesd’escalieret
d’ascenseurs.Enfaçadenordlesdallesreposentsurdespoteaux,desection
rectangulaire,continussurtoutelahauteurdubâtiment.Lesdallesauniveaudesétages
résidentielssontseulementpercéesparlesaccèsintérieurs(escaliers,ascenseurs).En
revancheladallehautedurez?de?chausséeprésenteunetrémieassezimportanteoffrant
unevuedepuislesjardinssurlacourintérieure.
(Cf.annexe1:présentationduprojet)

1.4 Problématique du PFE

DanslecadreduprojetdeconstructionduCollègeDoctoralEuropéenl’entrepriseURBAN
aétéconsultéeafinderépondreàl’appeld’offreconcernantlelot
GO\Terrassement\VRD.
CebâtimentétantàStrasbourg,ilsetrouveparconséquentclasséenzonesismiqueet
doitrépondreauxrèglesPS92aussibienentermedeconceptionqu’entermede
réalisation.LeCollègeDoctoralEuropéenpossèdeuneformeetunsystèmestructuralde
contreventementquiposeproblèmevis?à?visducomportementsismique.Ainsilorsde
l’étudemenéeparleservicetechniquedel’entrepriseURBANdeuxsolutionsontété
chiffréesafind’améliorerlaconceptiond’untelbâtimentsansenmodifierl’architecture
etprendreencomptelesoldemauvaisequalitésurlequelsetrouvel’ouvrage(remblais
detypesgravierspeucompactssuruneprofondeurde4.60m.Seloncescritèresdes
variantesontétéréaliséessurlesystèmedefondationdubâtiment.Eneffetils’agit
d’encastrerlebâtimentdanslesolpourlimitersesdéformationsetéviterlesefforts
d’arrachementsencasdeséisme:

Lapremièresolutionestditesolution de baseetconsisteàfonderlebâtimentsurdes
fondations profondes de types pieux,eneffetlesoldequalitéestconstituédesables
etgraviersmoyennementàassezcompactsetserencontreà4.60mau?dessousdu
terrainnaturel.

Ladeuxièmesolutionenvisagéeditesolution variante d’entrepriseproposed’ajouter
unsous-sol de type parkingaubâtimentafindeprendreencompteladifficultéde
stationnementdanslequartieretdepermettredefonderl’ouvragesurdespuits de
fondations.Cettevariantepermettraitd’abaisserleniveaudefondationdubâtiment;
pourunsous?solde3mlesoldequaliténeseraitalorsqu’à1.50mdudallagesoussol.

L’objectifdeceprojetdefind’étudeestdansunpremiertempsdedimensionner la
variante de fondation de basepuisdansunsecondtempsdeconcevoir(vérification
delafaisabilitéstructurelle)etdedimensionner la variante d’entrepriseafindeles
chiffrer de manière précise.EneffetlorsdeleurétudelechiffrageobtenuparURBAN
aétéréalisésurlabasedeprédimensionnement.L’entreprisesouhaitantvérifiersila
varianteentreprise«typeparking»s’avèreréellementpluséconomiquecommecelaest
apparulorsdel’étudedeprix.



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2. Modélisation & Descente de charges.

2.1 Modélisation

Lesdeuxmodèlesontétégénéréssous«Arche»pourlecalculdeladescentede
chargestatiquepuisimportésous«Effel»poureffectuerladescentedecharge
sismique.
Archeestunlogicielpermettantd’effectuerunedescentedechargeetdesplansde
ferraillagetandisqueEffelestunlogicieldecalculparélémentfinis.
Cesdeuxlogicielssontdesproduitsdéveloppésparlasociété«Graitec»,société
spécialiséedansl’informatiquepourbureaud’études.
LemodèlesousArcheestassezfacileàréaliser.Onconstruitlebâtimentélémentspar
éléments(poutre,dalle,voiles…).Lasaisieestréaliséeenmode2D,latroisième
dimensionétantgénéréeautomatiquementparlahauteurd’étage.
Lesétagesserépétantsuccessivement,ilestpossibledecopierlesélémentsd’unétage
àl’autre.
Lesélémentstypepoutresetpoteauxsontgénérésàpartirdeleursection.
Lesvoilesetlesdallessontgénérésparl’épaisseur.

Leschargesdepoidspropressontgénéréesdirectementàpartirdelagéométriedéfinit
sousArche.
Pourchaqueélémentdedalle,onpeutluiaffecterdeschargespermanentesG’etdes
chargesd’exploitationQ.
Ladalleestdécoupéeendifférenteszonescorrespondantauxdifférentsrevêtementsde
soletauxdifférentesdestinationsdespièces.
Lespieuxdanslemodèleontétéremplacéspardesappuisfixesdetypes«rigide»
Unefoislemodèle«construit»sousArche,onlancelemaillageenayantpréalablement
choisiletypedemaillagedesvoiles.L’option«maillagedecoques»aétéretenuafinde
pouvoirexporterlemodèleversEffelpouruncalculélémentsfinis.

Principe:

Plusieursmodélisationsontétéréaliséesavecleslogiciels«Arche»afind’obtenirla
descentedechargesstatique,lesrésultatsayantétécontrôlésponctuellementparune
descentedechargemanuelle.
Leeeffortsstatique(GetQ)sollicitantlespieuxontétédéterminésavecArche.


Principe de conception des modèles pour les 2 variantes.

• lesvoilessontmodéliséspardesélémentssurfaciquesdetypescoques
• lespoutressontdesélémentsfilaires
• lesdallessontégalementdesélémentssurfaciques
• lespoteauxsontégalementdesélémentsfilaires
• lesappuisreprésentantlespieuxsontdesappuisrigides


LemodèleétantparlasuiteimportésousEffel,ilest«conçu»sousArcheen
considérantquelesystèmedecontreventementestuniquementconstituéparlesvoiles
serépétantsurtoutelahauteurdubâtiment.
Afind’améliorerlaconceptiondusystèmedecontreventement(régularitélongitudinale)
levoiled’aboutde14maétéscindéen2voilesde6.35mreliéparunlinteautype
«poutre»afind’avoirunerépartitionuniformedesinertiessurl’étage(10voilesde
4 4
6.35mI=64m chacuncontre9voilesde6.35metunvoilede14m,I=686m )
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Les2voilessuivantl’axeydelacaged’escaliernordn’ontpasétéconsidéréscarils
sontpercésdenombreusesouvertures.Seulsleslinteauxontétéprisencompteparune
modélisationenpoutrebi?encastrée(afind’avoirquandmêmelarigiditédutube)

Lapartie«irrégulière»dubâtiment(RDC)aétémodéliséavecunsystèmedeportique,
despoutresmodélisentlevoile(mêmeépaisseur,mêmematériau,mêmehauteur)en
dehorsdesappuis.
Surappuis,lespoteauxmodélisentlevoilepourobtenirladescentedecharge
correspondante.
Laliaisonpoteau/poutremodéliséeestunearticulationafindepascréerunestructure
rigideetainsinepasreprendred’effortsismiquedanscettezone.
Lamodélisationestillustréesurlesimagessuivantes,avec:

• envert:poutrebi?articuléeneprésentantpasderigiditépourlareprisedes
effortssismiques.
• enjaune:voiledecontreventement.
• enrouge:poteaubiarticuléneprésentantpasderigiditépourlareprisedes
effortssismique.
• enbleu:dalleBA.

Concernantlavariante,lemodèledebaseàétéreprisauquelj’airajoutéunétage
formantleparking(composédevoilesde25cmtransversalementetlongitudinalement)


Modélisation Arche de la solution Arche








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Modélisation Effel de la solution base sans sous-sol:



Modélisation Arche de la solution variante avec sous-sol :



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