Mini Projet charpente final aicha et fairouz.docx

Mini projet CHARPENTE METALLIQUE

Réalisé par : Groupe n°18 FAKIRI Aicha

3IB2

JAMMAL Fairouz 3IB1 Encadré par : M .NIAZI

Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE]

Sommaire 1.

Présentation de Projet .................................................................................................................................... 3

2.

Structure 2D : ................................................................................................................................................. 3 2.1

Modélisation ............................................................................................................................................... 3

2.2

Génération des efforts du vent ................................................................................................................... 6

2.3

Résultats de calcul ................................................................................................................................... 10

2.4

Vérification du pré-dimensionnement: ...................................................................................................... 12

2.5

Vérification des assemblages: .................................................................................................................. 14

3.

Structure en 3D: ........................................................................................................................................... 23 3.1

Modélisation ............................................................................................................................................. 23

3.2

Calcul sismiques....................................................................................................................................... 28

3.3

Les modes propres ................................................................................................................................... 31

4.

Calcul manuel : ............................................................................................................................................ 32 4.1

Calculs manuels des charges du vent selon NV65 .................................................................................. 32

4.2

Détermination des charges du vent : ........................................................................................................ 32

 

Pression dynamique de base : .............................................................................................................. 32 Modification de la pression dynamique de base ................................................................................... 32

4.3

Calculs des pannes .................................................................................................................................. 36



Evaluation des charges: ........................................................................................................................... 36



Calcul des combinaisons : ........................................................................................................................ 37



Calcul des sollicitations ............................................................................................................................ 37



Vérification du profilé ................................................................................................................................ 38

[Tapez un texte]

Page 2


1.

Présentation de Projet

Il s’agit d’une structure en charpente métallique constituée de portiques espacés de 5,3m .  La longueur de la structure est L=53m.  La largeur est de : A+B=32m.  La charge permanente est :  Bac acier : 8Kg/m²  Isolant : 9Kg/m²  Etanchéité : 7Kg/m²  Eléments suspendus : 5Kg/m²  La charge d'exploitation est de 20Kg/m². Les données relatives à notre groupe G18 sont: site exposé, région vent II

2.

Structure 2D :

2.1

Modélisation

La première étape de ce projet consiste à saisir la structure en 2D. En considérant les profilés : IPE 360 pour les poteaux de rive, HEA 220 pour le poteau central, et IPE 300 pour les traverses. La procédure de travail est comme suit :  Tout d’abord nous avons tracé les lignes de construction :

[Tapez un texte]

Page 3




Nous avons ajouté les profilés IPE 360 pour les poteaux, et IPE 300 pour les traverses :

 

Nous avons ensuite modélisé les poteaux et les traverses (arbalétriers) Ensuite nous avons défini les appuis: encastrement pour les poteaux de rive, et une rotule pour le poteau central.

[Tapez un texte]

Page 4

Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] 

Nous avons inséré aussi les jarrets: structure/ caractéristiques additionnelles/ jarrets :



Nous avons définit par la suite des jarrets de 1m et des jarrets de 2m :



Nous avons inséré par la suite les charges sur les traverses:

Pour la charge permanente, on tient compte du poids des pannes et on obtient:

G= (8+9+7+5+

[Tapez un texte]

)×5.3= 190.06 Kg/ml

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Pour la charge d'exploitation nous avons:

2.2

Q= 20×5.3= 106Kg/m

Génération des efforts du vent

On procède ensuite à la génération des efforts dus au vent.

Notre bâtiment se situe dans la région II et il est exposé. La pression du vent est alors égale à 68 daN/m2. [Tapez un texte]

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La génération du vent nous donne les résultats suivants : RESULTATS VENT Cas de charge : Vent G/D sur.(+) Lambda : Gamma : Delta :

0,132 0,850 0,851

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : 0,800 barre : 4 Ce :-0,320 barre : 5 Ce :-0,241 barre : 6 Ce :-0,320 barre : 7 Ce :-0,228 barre : 2 Ce :-0,305 pignon : Av Ce : -0,305 pignon : Ar Ce : -0,305

CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS :

0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417

Cas de charge : Vent G/D dép.(-) Lambda : Gamma : Delta :

0,132 0,850 0,851

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : 0,800 barre : 4 Ce : -0,320 barre : 5 Ce : -0,241 barre : 6 Ce : -0,320 barre : 7 Ce : -0,228 barre : 2 Ce : -0,305 pignon : Av Ce : -0,305 pignon : Ar Ce : -0,305

CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD :

-0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200

Cas de charge : Vent D/G sur.(+) Lambda : Gamma : Delta :

0,132 0,850 0,851

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : -0,305 [Tapez un texte]

CiS :

0,417 Page 7

Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] barre : 4 barre : 5 barre : 6 barre : 7 barre : 2 pignon : Av pignon : Ar

Ce : Ce : Ce : Ce : Ce : Ce : Ce :

-0,241 -0,320 -0,228 -0,320 0,800 -0,305 -0,305

CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS :

0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417

Cas de charge : Vent D/G dép.(-) Lambda : Gamma : Delta :

0,132 0,850 0,851

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : -0,305 barre : 4 Ce : -0,241 barre : 5 Ce : -0,320 barre : 6 Ce : -0,228 barre : 7 Ce : -0,320 barre : 2 Ce : 0,800 pignon : Av Ce : -0,305 pignon : Ar Ce : -0,305

CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD :

-0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200

Cas de charge : Vent Av./Arr. sur.(+) Lambda : Gamma : Delta :

0,219 0,850 0,765

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : -0,305 barre : 4 Ce : -0,280 barre : 5 Ce : -0,280 barre : 6 Ce : -0,280 barre : 7 Ce : -0,280 barre : 2 Ce : -0,305 pignon : Av Ce : 0,800 pignon : Ar Ce : -0,305

CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS : CiS :

0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417 0,417

Cas de charge : Vent Av./Arr. dép.(-) Lambda : Gamma : Delta :

0,219 0,850 0,765

Coefficients de chargement barre : 1 Ce : -0,305 barre : 4 Ce : -0,280 barre : 5 Ce : -0,280 barre : 6 Ce : -0,280 barre : 7 Ce : -0,280 barre : 2 Ce : -0,305 pignon : Av Ce : 0,800 pignon : Ar Ce : -0,305

CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD : CiD :

-0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 -0,200 CiD : -0,200

On saisie ensuite les combinaisons des efforts :

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ELU

ELS

1.33G+1.50Q

G+Q

G+1.75V3

G+V3

G+1.75V4

G+V4

G+1.75V7

G+V7

1.33G+1.42Q+1.42V3 1.33G+1.42Q+1.42V4 1.33G+1.42Q+1.42V7

Avec:  V3: vent Gauche/Droite sur(+)  V4:vent Gauche/Droite dép(-)  V7:vent avant/arrière sur(+)

Nous saisissons donc les différentes combinaisons ( 4 à l'ELS et 7 à l'ELU) en affectant les coefficients correspondants et en indiquant le type de combinaison établie( effort pour l'ELU et déplacement pour l'ELS).

[Tapez un texte]

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On obtient ainsi la liste des combinaisons suivantes:

2.3

Résultats de calcul

On effectue ensuite le calcul pour avoir les diagrammes de moments ainsi que les déplacements. Nous cliquons sur résultats/diagramme/barres. Nous avons coché texte dans la rubrique paramètres afin d'afficher les valeurs. Ensuite nous avons coché le moment My dans la rubrique NTM.

Et nous obtenons le diagramme des moments suivant:

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

la force Fx :



la force Fy :

Nous passons à la vérification des déplacements: on clique sur Résultats/déplacements et on choisit seulement les combinaisons à l'ELS (ce qui concerne le déplacement).  Le tableau des extrêmes globaux pour l’ELS:

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Page 11




Pour l’ensemble des combinaisons :

On constate que les déplacement sont petits. 

Résultat des contraintes :

2.4

Vérification du pré-dimensionnement:

Nous passons à la vérification du prédimensionnement des aciers, pour ce faire on clique sur dimensionnement acier aluminium et on calcule :

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On constate que les profilés de ne vérifie pas les conditions de flambement et de déversement. Nous allons négliger le déversement pour les poteaux et le flambement pour les arbalétriers.  Les traverses : L'espacement entre les pannes 1.75m :



Les poteaux de rives:

L’aile supérieur est tenu par l’hélice donc elle ne déverse pas sur toute sa longueur mais sur une longueur de 1.75m Ld=k×l0 avec ld= 1.75 et l0=6m K= ⁄ On trouve alors k=0,29

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Page 13




Le poteau central:



Nous avons un surdimensionnement car les ratios obtenus ne respectent pas la condition du dimensionnement optimal qui est 0.8
2.5

Vérification des assemblages:

Pour vérifier un jarret nous sélectionnons le poteau et les traverses liés par ce jarret :

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Nous fixons comme dimension des boulons M20 classe 8.8



Le jarret de rive gauche liant la traverse au poteau:

Schéma :

Vue 3D d’assemblage : [Tapez un texte]

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Résultat de calcul : Apres avoir déterminé le type des boulons on calcul l’assemblage on cliquant sur assemblage puis calculs :

Nous obtenons le ratios suivants:



Les jarrets centraux reliant les 2 traverses et un poteau :

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Schéma :



Résultat de calcul



Le jarret central reliant 2 traverses :

Vue 3D :

On choisit des boulons de diamètre 16 : [Tapez un texte]

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Schéma :

Vue 3D :

Résultat de calcul :

 Dimensionnement des pieds de poteaux: Pour dimensionner le pied d'un poteau nous sélectionnons ce poteau ainsi que son appui, et nous procédons aux calculs:

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Nous obtenons les résultats suivants  Le pied du poteau droit:

Schéma :

Vue 3D :

[Tapez un texte]

Page 19


Résultat de calcul



Le pied du poteau articulé :

Schéma :

Vue 3D :

[Tapez un texte]

Page 20





Le pied du poteau gauche encastré:

Schéma :

Vue 3D :

[Tapez un texte]

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On obtient ainsi les ratios suivants pour tous les assemblages:

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Structure en 3D:

3.

3.1

Modélisation

L’étape suivante consiste à générer le modèle 3D. Pour ce faire, nous sommes passées par les étapes suivantes: Dans la rubrique Charges neige et vent nous avons cliqué sur Générer 3D :

Le nombre de portique est de 11 et l’espacement entre portique est égal à 5,3 :

Nous avons ajouté ensuite des treillis sur la périphérie de la structure tout en effectuant les relâchements nécessaires

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Puis on ajoute les pannes de type HEA 100 :

Et les diagonales de type CEA 60×6

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On obtient la structure suivante :

Pour ajouter des relâchements on clique sur Structure puis relâchements

On ajoute des relâchements de type ART-ART aux pannes sablières et aux diagonales :

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On procède au même travail pour l’abscisse x=3



Croix de couverture :

Pour ajouter les diagonales et les montants on génère des nœuds intermediaires :

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Page 26

Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] Puis on ajoute des diagonales de type CEA 60×6 et des montants de type HEA 100 :

Puis on relâche les montants et les diagonales :

Pour ajouter les pannes et les montants de l’autre extrémité, on translate les 2 premiers portiques :

[Tapez un texte]

Page 27


Il faut ensuite lier les poteaux intermédiaires par des montant HEA 100

Déplacements : Apres avoir lancé les calculs nous avons obtenu les déplacements suivants :

3.2

Calcul sismiques

Pour effectuer le calcul sismique. Nous avons cliqué tout d’abord sur type d’analyse de la structure, nous avons choisi un nouveau type : Modale et nous avons choisi un type d’analyse Sismique:

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Puis nouveau et nous avons choisi analyse sismique RPS 2000 :

Notre bâtiment se situe dans la zone 2 du séisme avec un coefficient de comportement égal à 2 :

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Puis on doit convertir les charges en masses avec un coefficient égal à 1 pour les charges permanentes et 0.2 pour les charges d’exploitations

Et on ajoute des combinaisons manuelles sismique de type ACC : G+0.2Q +S

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Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] On obtient alors les combinaisons suivantes :

3.3

Les modes propres Pour afficher les résultats des modes propres on clique sur Résultats puis avancé et enfin modes propres :

On obtient alors les résultats suivants :

On constate que le % de la masse participante est supérieur à 90% suivant X et Y donc on n’a pas besoin d’augmenter le nombre de mode.

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Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] 4.

4.1

Calcul manuel : Calculs manuels des charges du vent selon NV65

Selon les règles NV65, on définit la pression élémentaire s’exerçant sur l’une des faces d’un élément de parois par : Avec : pression dynamique de base à 10 m : coefficient correcteur dû à la hauteur au dessus du sol. : coefficient qui tient compte de la nature du site ou se trouve la construction considérée. : coefficient de masque. : coefficient de réduction des pressions dynamiques, en fonction de la plus grande dimension de la surface offerte au vent. et sont les coefficients de pression extérieure et intérieure : coefficient de majoration dynamique

4.2

Détermination des charges du vent : Pression dynamique de base :

Le bâtiment projeté est situé dans la région 2 : q10 = 68 kg/m2 Modification de la pression dynamique de base  Effet de la hauteur

(

)

Pour 6+1=7m On trouve : 0.93  Effet du site

Les valeurs du coefficient du site sont données sur le tableau suivant: Table 1: coefficient du site Région Site protégé Site normal Site exposé

I 0.8 1 1.35

II 0.8 1 1.3

III 0.8 1 1.25

Pour notre hangar, il s'agit d'un site normal dans la région II, donc

.

 Effet du masque

Il y a effet de masque lorsque la construction envisagée est masquée et protégée par d’autres constructions de grande probabilité de durée.L’environnement de construction étant sans obstacle, on prend alors [Tapez un texte]

Page 32


 Effet de dimension

Les pressions dynamiques s’exerçant sur les éléments d’une construction (pannes, poteaux, etc..), doivent être affectés d’un coefficient de réduction en fonction de la plus grande dimension (horizontale, verticale) de la surface offerte au vent(maitre-couple) intéressant l’élément considéré, et de la cote H du point le plus haut de la surface considérée. On tiendra compte de cet effet lors de la vérification de chaque élément de la structure à part.  Effet de majoration dynamique

Pour tenir compte de l’effet des actions parallèles à la direction du vent, les pressions dynamiques normales servant au calcul de l’action d’ensemble sont multipliées à chaque niveau par un coefficient de majoration . On a : ; la forme du bâtiment n’est pas favorable au vent. On a : ainsi le coefficient de pulsation est : Coefficient de réponse : Vent perpendiculaire au pignon : on a : L = 53 m La période de vibration propre de l’ossature métallique est : √

D’après l’abaque, on trouve : Vent perpendiculaire au long-pan : on a : L = 32 m La période de vibration propre de l’ossature métallique est :

√

D’après l’abaque, on trouve :  Coefficient de majoration dynamique :

Vent perpendiculaire au pignon : On a : Donc : Vent perpendiculaire au long-pan : On a : Donc :  Actions extérieures et intérieures du vent:

Rapport de dimension Vent normal au pignon :

Vent normal au longpan :

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Page 33

Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] Le coefficient γo La valeur de γo est donnée l’abaque du règlement NV65 en fonction des rapports de dimensions : Vent normal au longpan On a : = 0.132< 0.5 Puisque : donc Vent normal au pignon On a : = 0.219< 1 Puisque : donc On raisonne par rapport à la face la plus grande donc Cas de charge 1 : Vent normal au longpan  Actions extérieures : - face au vent - faces sous le vent : 

1ere Couverture ( α = 6,34°)  au vent : D’après l’abaque :  sous le vent : D’après l’abaque :



2eme Couverture ( α = 8,13°)  au vent : D’après l’abaque :  sous le vent : D’après l’abaque :

 Surpression Actions intérieures : On considère que la construction est fermée : Pour toutes les faces, on a: Charges du vent : Face sous le vent Face au vent Couverture sous le vent Couverture au vent  Dépression Actions intérieures : Pour toutes les faces, on a: On prend [Tapez un texte]

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Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] Charges du vent : Face sous le vent Face au vent Couverture sous le vent Couverture au vent Cas de charge 2 : Vent normal au pignon Actions extérieures : face au vent : faces sous le vent couverture ( α = 0°) D’après l’abaque :  Surpression Actions intérieures : On considère que la construction est fermée : Charges du vent : face au vent : faces sous le vent couverture  Dépression Actions intérieures : Pour toutes les faces, on a: ,on prend Charges du vent : face au vent : faces sous le vent couverture

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Page 35


 Récapitulatif du calcul du vent q en kg/m

2

Vent normal au longpan Suppression

Face sous le vent

Dépression

Vent normal au pignon Surpression

Dépression

-42,58

Face au vent Couverture sous le vent Couverture au vent

4.3

Calculs des pannes

Compte tenu de la pente du versant, donnée par la pente des traverses de portiques, les pannes sont posées inclinées d’un angle α et, de ce fait, fonctionnent en flexion déviée. Les pannes sont soumises : - A des charges verticales (poids propre de la panne et de la couverture), dont la résultante ramenée en charge linéique, se décompose en une charge parallèle à l’âme de la panne et une charge perpendiculaire à l’âme ; -

A une charge oblique V, due au vent appliquée perpendiculairement au versant, donc parallèlement à l’âme de la panne.

 Evaluation des charges: Caractéristiques des pannes Portée de la panne : 5.3m Entraxe des pannes : 1,75 m Le coefficient dépendant de la dimension : = 0,86 Limite élastique de l’acier : σe = 24 kg/mm2 Charges permanentes Poids propre du bac acier 8 kg/m2 Poids de l’isolant 9 kg/m2 Etanchéité 7 kg/m2 Eléments suspendus 5kg/m2 D’où : G= Charges d’exploitation Poussière Q= Charges d’entretien : 2 x 100 kg appliqués à L/3 Vent [Tapez un texte]

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 Calcul des combinaisons : Les combinaisons de calcul selon le règlement CM 66 sont : ELU :

ELS :

 Calcul des sollicitations

ELU : La combinaison la plus défavorable est :

La projection de la combinaison sur l’axe xx’

La projection de la combinaison sur l’axe yy’

Le moment de flexion selon l’axe xx’ :

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Mini Projet [CHARPENTE METALLIQUE] Le moment de flexion selon l’axe yy’ :

L’effort tranchant selon l’axe xx’ :

L’effort tranchant selon l’axe yy’ :

ELS : La combinaison la plus défavorable est : La projection de la combinaison sur l’axe xx’ La projection de la combinaison sur l’axe yy’

 Vérification du profilé On vérifie pour un IPE 140.  Vérification de la résistance : Vérification de la flexion déviée



Vérification du cisaillement

La contrainte du cisaillement engendrée par le chargement selon l’axe xx’ :

La contrainte du cisaillement engendrée par le chargement selon l’axe yy’ :

La formule de vérification du cisaillement passe largement On a bien :  Vérification du déversement En ce qui concerne la semelle supérieure, celle-ci est fixée à la toiture bac acier donc il n’y a pas donc risque de déversement. Alors que la semelle inférieure si elle est comprimée sous l’action du vent de soulèvement est susceptible de déverser vu qu’elle est libre tout au long de sa portée. La combinaison prise en compte dans le calcul : La projection de la combinaison sur l’axe yy’ [Tapez un texte]

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Le moment de flexion selon l’axe xx’ :

La contrainte de flexion est :

Ainsi, on procédera à la vérification sous la combinaison suivante : √

√

C = 1,132 (charges uniformément répartie) B = 1 (les charges sont appliquées au niveau de la fibre neutre) On calcule alors la contrainte de non déversement :

On a: Donc, il y a risque de déversement. On calcule l’élancement √(

)

√(

)

Et : ̅

√

√

A partir des tableaux figurant dans le CM66, on trouve le coefficient du flambement :

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Mini Projet charpente final aicha et fairouz.docx

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