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Université des sciences et de la technologie Mohammed Boudiaf Oran

Département de génie civil

Polycopié de

ZOUTAT MERIEM 2019/2020 Un bâtiment est une construction immobilière, réalisée par intervention humaine, destinée à protéger des intempéries des personnes, des biens et des activités. Le bâtiment au sens commun est le secteur d'activité professionnel de la construction des édifices et des voies et routes. L'art de concevoir des bâtiments s'appelle architecture aussi bien pour leur forme globale que pour l'aménagement intérieur. La science de la conception des édifices s'appelle le génie civil. La construction des bâtiments relève de spécialités professionnelles définies en corps de métier, appelées corps d'état, qui forment ensemble le secteur du bâtiment. Il est traditionnellement bâtisse, au sens propre "la partie édifiée en structure qui résiste" et le second Le domaine du bâtiment est un domaine complexe qui plusieurs intervenant avant ou pendant la réalisation puis à la réception de l'ouvrage. Ce polycopié est destiné aux étudiants de master option structure. Il est présenté afin que les étudiants puissent assimiler le contenu .Il comporte des parties diverses relatives au domaine du bâtiment et de la acquérir des connaissances sur leur spécialité. riche et diversifiée mise à la fin de ce document pour consultation Ce polycopié est constitué des chapitres suivants : Chapitre 1 : des notions de bases sur le bâtiment.

Chapitre 2 : bâtiment sont

abordées à savoir, les sollicitations et actions, les différents états limites, les combinaisons de charges utilisées dans le calcul des sollicitations et la dégression des charges dans une structure de bâtiment. Chapitre 3 : ce chapitre éléments bâtiment, il est composé de trois parties, chaque partie est consacrée Les planchers, les contreventements et les fondations sont respectivement les éléments étudiés dans ce chapitre. Un aperçu détaillé est donné pour chaque

élément.

Chapitre 4 : le quatrième chapitre est consacré aux principes de la conception parasismique, les méthodes de calcul dynamiques et la performance sismique du bâtiment.

Table des matières

Chapitre 1

Notions générales sur le bâtiment

1.1 Introduction 1

1.2 Rôle du bâtiment 1

1.2.1 1

1.2.2 Le second 2

1.3 Travaux publics 3

1.4 3

1.4.1 3

1.4.2 3

1.4.3 3

1.5 Conception des ouvrages 3

1.6 Comportement des matériaux vis-à- 4

.1.7 Les contraintes 5

1.8 5

1.9 6

Chapitre 2

Bases de la conception [µvš]uvš

2.1 introduction 8

2.2 Types de charges. 8

2.2.1 Les charges permanentes (G)... 8

2.2.2 Les charges variables... 8

2.2.2.1 (Q) 9

2.2.2.2 Les charges climatiques.. 9

2.2.3 Les charges accidentelles (Fa). 9

2.3 Les états limites ............... 9

2.3.1 Etat limite ultime de résistance ............................... 9

2.3.2 Etat limite de service................ 9

2.4 Combinaisons des charges 10

2.5 Sollicitations de calcul 10

2.5.1 Sollicitations de calcul à ELU 10

2.5.1.1 Combinaison fondamentale C.F 10

2.5.1.2 Combinaisons accidentelles 11

2.5.2 Sollicitation de calcul à ELS 11

2.6 Descente 11

2.6.1 12

2.6.2

2.6.2.1 13

2.7 14

Chapitre 3

> o uvššOEµšµOEµAE[µvš]uvš

3.1 les planchers

3.1.1 .. 16

3.1.2 Types de planchers 16

3.1.2.1 Planchers à corps creux coulé sur place 16

3.1.2.2 Plancher à corps creux en poutrelles préfabriquées 17

3.1.3 Calcul des poutrelles................................................................. 18

3.1.3.1 Méthode forfaitaire 18

3.3.4 Méthode des trois moments 20

3.2.2.3 Plancher nervuré ............... 21

3.2.2.4 Planchers champignon 21

3.2.2.5 ............... 22

3.2 contreventement de bâtiment

3.2.1 26

3.2.2 Rôle des 26

3.2.3 27

3.2.3.1 27

3.2.3.2 27

3.2.3.3 Contreventement par remplissage en maçonnerie 28

3.2.3.4 29

3.2.3.5 29

3.2.3.6 30

3.2.4 30

3.3 les fondations

3.3.1 Généralités 32

3.3.2 Facteurs influents le choix des fondations 34

3.3.3 Classification des fondations 34

3.3.3.1 Fondation superficielle 34

3.3.3.2 Fondation profonde 35

3.3.4 Pathologie des fondations 35

Chapitre 4

4.1 37

4.2 Action sismique 37

4.3 ...................................... 38

4.4 39

4.4.1 Forme architecturale.. 39

4..4.2 Présence de niveau souple 39

4.4.3 Stabilisation dissymétrique 40

4.4.4 Stabilisation discontinue............................................................... 40

4.4.5 Saut brusque de rigidité et de résistance 40

4.4.6 Remplissage des cadres par la maçonnerie. 41

4.5 Prévention du risque sismique 41

4.6 Principes de la conception parasismique. 42

4.7 Réglementation parasismique 45

4.8 Méthodes du calcul sismique des structures 45

4.8.1 Méthodes statiques 46

4.8.1.1 Méthode statique linéaires 46

4.8.1.2 Méthodes statique non linéaire 48

4.8.2 49

4.8.2.1 Analyse dynamique linéaire 50

4.8.2.2 La méthode modale spectrale 50

4.8.2.3 Analyse dynamique non linéaire 54

4.8.3 Performance sismique des bâtiments 54

Conclusion

Références

1.1 Introduction

Le génie civil est un domaine très varié qui touche à plusieurs aspects de la construction.

La construction réalisation de tout ouvrage lié à lactivité humaine (sociale, économique, environnementale aménagement du

territoire élaborés par les urbanistes passe obligatoirement par des consultations, des études et

des expertises en génie civil.

Le domaine du génie civil se divise en deux grandes catégories : le bâtiment et les travaux

publics. Quelle que soit sa spécialisation, le travail d'un ingénieur civil repose sur deux

concepts clés : tion et l'évaluation des charges et la sécurité des ouvrages. En fait, l'objectif premier est de combiner un ensemble de matériaux afin de résister à des charges pour accomplir des fonctions et des prestations voulues [1].

1.2 Rôle du Bâtiment

être pour un usage :

x grattes ciel x ind x x Public (hôpitaux, administration, établissement scolaires). x Loisirs (salle de cinéma, théâtre, . Le bâtiment comprend du point de vue de la construction deux parties :

1.2.1 Le gros

Le désigne l'ensemble des travaux qui contribuent à la solidité et à la stabilité d'un bâtiment. résister aux

forces qu'il subit en permanence (charges liées au bâtiment en lui-même) et à celles qu'il subit

de manière temporaire (intempéries, séismes...). : x Les travaux de terrassement. x Notions générales sur le bâtiment Chapitre 1

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 2

x la superstructure. Dans une structure porteuse qui assure la stabilité du bâtiment, on retrouve : Les fondations, les dalles pleines, les planchers, les murs voiles ou porteurs et refends, les poteaux et les poutres en général pour les constructions en béton armé.

Figure1.1 : Ossature bâtiment [2]

Il est divisé en

plusieurs lots nous citerons : x la menuiserie. x . x sanitaire. x le chauffage. x Lee cloisons. x La peinture. x Les travaux publics.

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 3

1.3 Travaux publics

Les travaux publics sont des ouvrages qui répondent aux besoins du public. La pérennité de [1]. Ils peuvent être séparés en trois catégories x Les routes (terrassement, réalisation de chaussées, canalisation, marquage). x Les VRD (canalisation, réalisation de trottoirs, éclairage public, réalisation de plate forme). x (ponts, tunnels, barrages)

1.4 Les différents acteurs intervenant

ensemble de dossiers comprenant des pièces écrites et des pièces dessinées. 1.4.1 projet, il peu être : x Un particulier : cas général pour une construction individuelle. x Une entreprise, un établissement public ou une société privée. : dans le cas de la construction . x Une administration ou une collectivité locale ; dans le cas de construction de locaux

1.4.2 uvre

établit du projet de

construction des entreprises avec le cahier des charges, les plans, et le devis descriptif. Son rôle peut aller de la simple conception au suivi de 1.4.3 la réalisation des travaux .

1.5 Conception des ouvrages

La conception et le dimensionnement un ouvrage évaluation des charges et des surcharges qu'il devra supporter. Les charges appliquées sur la construction proviennent des différentes combinaisons des charges et des déformations. Elles induisent des contraintes, des déformations ou des déplacements sur les structures.

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 4

1.6 Comportement des matériaux vis-à-vis des efforts

Pour un matériau donné, il y a deux états e élastique et l plastique. On peut ajouter à cela la rupture qui est le point ultime de la phase plastique. x La phase élastique correspond aux efforts sous lesquels le matériau revient dans sa la en étirant un élastique et en le relâchant : il reprend alors sa forme initiale. x La phase plastique correspond aux efforts au-delà desquels le matériau ne revient plus

dans sa forme géométrique initiale, c'est-à-dire qu'il a subit une déformation de manière

x Le point de rupture est une propriété qui varie selon les matériaux. Par exemple, plier

demeure déformée sans se rompre : cette propriété est nommée la ductilité. Un matériau peu

ductile est dit fragile [1].

Figure 1.2 : Différentes phases [1]

1.7 Contraintes

Les contraintes sont dues à des forces internes qui se créent à l'intérieur d'un matériau par

l'application de forces externes. Quantitativement, les contraintes sont représentées par la

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 5

Figure 1.3 : Exemple de contrainte de cisaillement à l'intérieur d'une poutre [1].

1.8 Ouvrages en béton :

la production La engendré son utilisation massive dans la construction par Le béton est employé sous plusieurs formes :

Brute : parpaings, mortiers.

Béton armé : et plus

ductile.

Béton précontraint : et

devient un béton pré comprimé.

Le béton endure de fortes contra est plutôt

ductile. Le béton armé associe donc les deux qualités. Figure 1.4 : élément en béton armé [1]

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 6

rupture est obtenue avec un effort 8 à 15 fois plus faible que celui supporté en compression. préalable) améliore sa résistance : Figure 1.5 : Principe du béton précontraint [1]

1.9 Constructions métalliques

La plupart des bâtiments industriels (usines, ateliers, entrepôts...) et certains bâtiments du

tertiaire (halles, hypermarchés...) ont une structure à ossature métallique. Ce type de structure

permet de fermer des surfaces importantes en réduisant la présence de porteurs verticaux (poteaux et murs). Figure 1.6 : bâtiment à ossature métallique [1]

Chapitre 1 Notions générales sur le bâtiment

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 7

utres métalliques

de profilés normalisés ou bien de profilés reconstitués soudés PRS. Ces produits sidérurgiques

sont généralement obtenues par laminage à chaud ou à froid d'aciers doux (pour les structures

porteuses) pour que leur rupture éventuelle se fasse après une importante déformation et non

brutalement.

Figure 1.7 ; profilés métalliques

Cours de bâtiment - ZOUTAT Meriem- Page 8

2.1 Introduction

2.2 Types de charges

2.2.1 Les charges permanentes (G)

2.2.2 Les charges variables (Q)

GpSODFHURXFKDQJHUG

2.2.2.1

x 묮 x /HVYpKLFXOHV"

Bases Chapitre 2

Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 9

2.2.2.2 Les charges climatiques

x 瓩

2.2.3 Les charges accidentelles (Fa)

2.3 Les états limites

2.3.1 Etat limite ultime de résistance

XQSRQW VXVSHQGXTXL

x

2.3.2 Etat limite de service

Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 10

x 择 x

2.4 Combinaison des charges

x x x

2.5 Sollicitations de calcul

2.5.1 Sollicitations de calcul à ELU:

2.5.1.1 Combinaison fondamentale C.F

E)àÜá

EÛÊ53s

Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 11

2.5.1.2 Combinaisons accidentelles :

E)àÜá

E(#

E2553s

Avec :

2.5.2 Sollicitation de calcul à ELS

E)àÜá

E3s

EÃ24Ü3Üܵ5

Tableau 2.1 :24Ü25526Ü

2.6 Descente des charges

Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 12

2.6.1 Fonctionnement bâtiment

Figure 2.1

Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 13

2.6.2 Transmission des charges verticales

2.6.2.1

Dalle porte dans un seul sens Dalle porte dans deux sens Dalle porte quatre cotés Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 14

2.7 Chapitre 2 ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 15

Exemple :

3.1 Les planchers

3.1.1 Définition

3.1.2 Types de planchers

3.1.2.1 Plancher à corps creux coulé sur place

x狩⃠ /HVpOpPHQWVVWUXFWXUDX[G·XQEkWLPHQW Chapitre 3

Figure 3.1 :泩

3.1.2.2 Plancher en corps creux à poutrelles préfabriquées

Figure 3.2 :

3.1.3 Calcul des poutrelles

3.1.3.1 Méthode forfaitaire

盩MtMgMd盩 6A 6A/4 6A/4 xM0 ⃠盩

M0 盩 狩曩 盩

Figure 3.3 :

Figure 3.4 :

3.1.3.2 Méthode des trois moments

EIi;

Figure 3.5 䓩盩擩

xNÜ?5×APNÜ× xàÜ?5×à5×

¾ÂÔ/Ü?5

Et@ÅÔ

EÅÔ6-

¾ÂÔ6-A/Ü

EÅÔ6-

¾ÂÔ6-/Ü>5

Lx:àÜ×

x4Â

ENÜ×

EAEÔ7-?AEÔ

EAEÔ7-?AEÔ

ÅÔ6-

LRÜ:T;

EAEÔ7-?AEÔ

x泩/Â:ë;

LIÜ:T;

E/Ü?5@s

Fë

ÅÔA

E/5@ë

ÅÔA

3.2.2.3 Plancher nervuré

Figure 3.6 :狩

3.2.2.4 Plancher champignon

Figure 3.7 :

3.2.2.5 Plancher dalle

Calcul des plancher en dalle pleine :

a-Dalle travaille dans un seul sens : x x煵狩 x泩 b-Dalle travaille dans les deux sens : x煵 x⃠狩煵煵

Détermination des moments :

Mx=x.qlx2

My=y. Mx

L5

Figure 3.11 :

3.2 Contreventement de bâtiment

3.2.1 Définition

3.2.2 Rôle des contreventements

‡leur nombre : 泩 ‡leur disposition : 痩 ‡leur distribution verticale : 泩曩

3.2.3 Type de contreventements

3.2.3.1 Contreventement par portiques

Figure 3.12.煵

3.2.3.2 Contreventement avec voile en béton armé

Figure 3.13 :

3.2.3.3 Contreventement par remplissage en maçonnerie

Figure.3.14 :

3.2.3.4 Noyau de stabilité des immeubles-tours

Figure 3.15 :

3.2.3.5 Contreventement mixte

Figure 3.16 :

3.2.3.6 Contreventement triangulé

Figure 3.17 :

3.2.4 Principes de bases de contreventement de structure

Figure.3.18 : ±

Figure.3.19 : 泩

3.3.1 Généralités

x瓩 x 瓩

Figure 3.20 :

x煵 x煵

Figure 3.21 :

Figure 3.22 :

3.3.2 Facteurs influant le choix des fondations

x x x0LVHHQ°XYUHGHVIRQGDWLRQV x x瓩 x x x瓩

3.3.3 Classification des fondations

3.3.3.1 Fondations superficielles

V HQ°XYUH ORUVTXH OD FRQVWUXFWLRQ SHXW SUHQGUH

Figure 3.23 :

3.3.3.2 Fondations profondes

x

Figure 3.24 :

3.3.4 Pathologie des fondations

a-Une reconnaissance incomplète du sol et donc souvent un sol mal adapté x x瓩 x x

Figure 3.25 :擩

b-Une erreur de calcul ou de conception : x x x

Figure 3.26 :擩

c-Une mauvaise exécution : x x x择泩 x x择

Figure 3.27 :磩

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 37

Le séisme qui est la latinisation du mot grec séismos est un mouvement transitoire et

contraintes) accumulée durant des années dans la région sismoactive (figure 4.1). Cette énergie se propage sous forme d sismiques Figure 4.1 : libération des contraintes dues du séisme [10] Le séisme est un phénomène lié aux mouvements tectoniques continuellement en action

qui soulèvent des chaînes de montagnes et creusent des tranchées océaniques à la surface de la

terre.

4.2 Action sismique

Le mouvement sismique (ou action sismique) peut se décomposer en la somme composante verticale (figure 4.2). Il est utile de savoir que la

égale à la composante horizontale. Plus

épicentre, plus la composante verticale est moins importante par rapport à la composante horizontale. réalisées pour supporter leur poids propre, cette composante verticale est moins importante, alors que la

Conception Chapitre 4

Chapitre 4 Conception parasismique ǯ

Cours de bâtiment -ZOUTAT Meriem- Page 38

composante horizontale, elle, sera préférée pour dimensionner les structures à la résistance

aux efforts horizontaux [11].

Figure 4.2 : Décomposition

4.3 Comportement

engendrées par le séisme s permettrait de mieux construire et minimiser les dégâts. Les séismes se manifestent à la surface du sol par un mouvement de va-et-vient (figure 4.3

constructions sont liées au sol par leurs fondations, éventuellement par leurs parties enterrées

(sous-sol). Les éléments de construction solidaires au sol suivent ces déplacements.

Cependant

une déformation de la structure. Si les constructions ont été conçues et réalisées suivant les

osciller. Au cours du mouvement, le bâtiment parasismique doit réagir dans un temps très court (quelques dizaines de secondes) sans dommage majeur. La rupture survient si lequotesdbs_dbs41.pdfusesText_41