Post on 08-Jan-2017
Matthieu GILLESLuc SOHIER
TRAVAIL DE BUREAU D’ÉTUDE : DIMENSIONNEMENT DE STRUCTURES
COMPLÉMENTS DE STABILITÉ - MASTER 1 - ANNÉE 2016-2017
Dans le cadre du cours de � Complements de stabilite � enseigne par Monsieur Van Paryset Monsieur Descamps en premiere annee Master Ingenieur Civil Architecte a la FacultePolytechnique de Mons, nous avons realise un travail de dimensionnement de deux structures.La premiere fut la Neue Nationalgalerie de MiesVan der Rohe et la deuxieme la Villa Savoyedu Corbusier.Grace a cet exercice, nous avons ete confronte a l’usage des Eurocodes et avons mis en pratiquel’ensemble des connaissances acquises dans le cadre des cours enseignes plus tot dans notrecursus. Le travail s’est deroule en 6 � missions � :— 0. Recherche d’informations relatives aux projets ;— 1. Elaboration des plans de structure ;— 2. Definition et application des charges ;— 3. Modelisation et analyse de la structure ;— 4. Realisation d’une note de calcul ;— 5. Elaboration des plans d’execution.
Dans un premier temps, nous presenterons la partie du travail sur la Neue Nationalgalerie.La deuxieme partie concernera la Villa Savoye.Nous tenons a remercier tout particulierement Monsieur Roensmans pour le suivi apportetout au long du travail et pour l’ensemble des connaissances complementaires qu’il a pu noustransmettre.
TABLE DES MATIÈRES
STRUCTURE ACIER - NEUE NATIONALGALERIE.............................................................................................................7
MISSION 0 - RECHERCHE....................................................................................................................................................................................................9
MISSION 1 - PLANS.............................................................................................................................................................................................................10
MISSION 2 - DÉFINITION ET APPLICATION DES CHARGES...............................................................................................................................................13
MISSION 3 - MODÈLE SCIA................................................................................................................................................................................................16
MISSION 4 - NOTE DE CALCUL..........................................................................................................................................................................................18
MISSION 5 - PLANS D’EXÉCUTION.....................................................................................................................................................................................28
STRUCTURE BÉTON - VILLA SAVOYE.............................................................................................................................31
MISSION 0 - RECHERCHE...................................................................................................................................................................................................33
MISSION 1 - PLANS ............................................................................................................................................................................................................34
MISSION 2 - DÉFINITION ET APPLICATION DES CHARGES...............................................................................................................................................38
MISSION 3 - MODÈLE SCIA................................................................................................................................................................................................43
MISSION 4 - NOTE DE CALCUL..........................................................................................................................................................................................45
MISSION 5 - PLANS D’EXÉCUTION.....................................................................................................................................................................................60
CONCLUSION...............................................................................................................................................................68
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PREMIÈRE PARTIE : STRUCTURE ACIERNEUE NATIONALGALERIE - MIES VAN DER ROHE
NEUE NATIONALGALERIE - ACIER
MISSION 1 - Plans de structure
MATTHIEU GILLES - LUC SOHIER
PLAN - 1/300
AA
Plan de structure 1/100 en annexe (A0).
11
NEUE NATIONALGALERIE - ACIER MATTHIEU GILLES - LUC SOHIER
MISSION 3 - Analyse aux éléments finis
La démarche sur le logiciel EF a été la suivante :
- Modélisation de la structure ; - Création des différents cas de charges ; - Mise en place des charges sur le modèle ; - Création des combinaisons ELU-STRUCT-GEO, ELS-CARACT et ELS-QP ; - Observation et analyse des résultats.
DÉFORMATION GLOBALE DE LA NEUE NATIONALGALERIE
16
1.3 Verification de la colonne
La colonne la plus sollicitee a pour reference : TR.AA13.14/C.0.2/S235. Les efforts internes de la colonnesont :
Figure 1.2 – My[daNm]
Figure 1.3 – Mz[daNm]
Figure 1.4 – Mx[daNm]
Figure 1.5 – N [daN]
Figure 1.6 – Vy[daN ]
Figure 1.7 – Vz[daN ]
Figure 1.8 – Efforts Internes de la colonne
On commence par recuperer les proprietes de la colonne grace au modele EF :
Acier S235 L = 8100 mm AMEAire = 94375 mm2 tw = 25 mm C = 700Wpl,y = 16 668 000 mm2 tf = 50 mm t = 25Wpl,z = 16 668 000 mm2 H = 800 mm SEMELLEIy = 5 165 500 000 mm4 bf = 300 mm C = 137.5Iz = 5 165 500 000 mm4 Av = 46 875 mm2 t = 50
It = 57 813 000 mm4 Classe Ame : 1Iw = 3,3281 x 1013 mm4 Classe Semelle : 1
Figure 1.9 – Geometrie de la Colonne
La colonne etant de classe 1, nous choisissons donc de la verifier a l’ELU plastique.
Figure 1.10 – Classe de la Colonne
Nous sortons egalement du logiciel les efforts resistants :
Mpl,y,Rd = 3 916 980 000 Nmm Vpl,z,Rd = 6 359 874,1 NMpl,z,Rd = 3 916 980 000 Nmm Vpl,y,Rd = 6 359 874,1 NNpl,Rd = 22 178 125 N
1.3.1 Verification en section
NedNpl,Rd
=My,ed
My,pl,Rd=
Mz,ed
Mz,pl,Rd=
Vy,ed
y,pl,Rd=
Vz,ed
Vz,pl,Rd=
0, 25 < 1 0, 07 < 1 0, 0003 < 1 2, 5x10−5 < 1 0, 005 < 1
La colonne reprend assez facilement les efforts en section. La verification en torsion est negligeable car l’effortde design est tres faible.
320
DEUXIÈME PARTIE : STRUCTURE BÉTONVILLA SAVOYE - LE CORBUSIER
MISSION 1 - Plans de structure
VILLA SAVOYE - BÉTON MATTHIEU GILLES - LUC SOHIERGSPublisherVersion 0.74.100.100
BB
A A
Ouest
TR.A / 1,275m
TR.B / 1,9m
TR.C / 1,4m
TR.D / 1,43m
TR.E / 1,9m
TR.F / 1,14m
TR.G / 1,71m
TR.H / 0,43m
TR.I / 1,813m
TR.J / 0,208m
TR.K / 2,3m
TR.L / 4,75m
TR.M / 1,275m
TR.A
.M /
P.0.
1 /
BA.C
30/3
7
TR.A
.B/
P.0.2
/ B
A.C
30/3
7TR
.C.L
/ P.0
.3 /
BA
.C30
/37
TR.A
.B/
P.0.4
/ B
A.C
30/3
7TR
.C.K
/ P.0
.5 /
BA
.C30
/37
TR.K
/ P.0
.6/
BA.C
30/3
7
TR.L
/ P.0
.7/
BA.C
30/3
7
TR.A
.B/
P.0.8
/ B
A.C
30/3
7
TR.A
.L/
P.0.9
/ BA
.C30
/37/
550x
250[
mm
]
TR.A
.M/
P.0.1
0/ B
A.C
30/3
7/12
50x2
50[m
m]
TR.AB/C.0.1/BA.C30/37
TR.DE/C.0.2/BA.C30/37
TR.GH/C.0.3/BA.C30/37
TR.KL/C.0.4/BA.C30/37
TR.LM/C.0.5/BA.C30/37
TR.AB/C.0.6/BA.C30/37
TR.DE/C.0.7/BA.C30/37
TR.JK/C.0.8/BA.C30/37
TR.KL/C.0.9/BA.C30/37
TR.LM/C.0.10/BA.C30/37
TR.A
B/C
.0.1
1/BA
.C30
/37
TR.CD/C.0.12/BA.C30/37
TR.FG/C.0.13/BA.C30/37
TR.KL/C.0.14/BA.C30/37 TR.KL/C.0.15/
BA.C30/37
TR.LM/C.0.16/BA.C30/37/D=250 [mm]
TR.AB/C.0.17/BA.C30/37
TR.AB/C.0.18/BA.C30/37
TR.CD/C.0.19/BA.C30/37
TR.EF/C.0.20/BA.C30/37
TR.KL/C.0.21/BA.C30/37
TR.LM/C.0.22/BA.C30/37
TR.AB/C.0.23/BA.C30/37
TR.DE/C.0.24/BA.C30/37
TR.GH/C.0.25/BA.C30/37
TR.KL/C.0.26/BA.C30/37
TR.LM/C.0.27/BA.C30/37
TR.B
.E/M
.0.1
/BA
.C30
/37
TR.C
.J/M
.0.2
/BA
.C30
/37
TR.BC/M.0.3/BA.C30/37
TR.MM/ P.0.11 / BA.C30/37RDC niv. [+0.00]
Les éléments qui seront sujets au dimen-sionnement sont mis en évidence sur le plan de structure.
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TRAVAIL DE BUREAU D’ÉTUDE MISSION 2 - DÉFINITIONS ET APPLICATIONS DES CHARGES - 5
VILLA SAVOYE - BÉTON GROUPE 1 : MATTHIEU GILLES - LUC SOHIER
19,2
21,5
1,3
5,212,7
3,25
153,
25
F
F
F
G
3,55
H
8,16
I
Est
Élévation nord Élévation est
Élévation ouestÉlévation sud
A
A B
A B
B C
C
C
A
E
B
D
B
B
C
A
A
2,6
1,3
5,2 6,6
6,2
C D
D C
0,95,95 3,74
10,4
F
G
3
1,2
6,01
3
2,4
19,2
21,5
1,3
5,2 12,7
3,25
153,
25 F
F
G
H
I F
Élévation nord
Élévation sud
Ouest
Élévation ouest
Élévation est
6,61,3
2,6
5,2
A
B
10,4 6,2B C
A
A
A
A
C
A
BC
B
B
E
CD
D
D
C
B
5
C
3,740,9
5,9
MISSION 3 - Analyse aux éléments finis
VILLA SAVOYE - BÉTON MATTHIEU GILLES - LUC SOHIER
La démarche sur le logiciel EF a été la suivante :
- Modélisation de la structure - Création des différents cas de charges - Mise en place des charges sur le modèle - Création des combinaisons ELU-STRUCT-GEO, ELS-CARACT et ELS-QP - Observation et analyse des résultats.
DÉFORMATION GLOBALE DE LA VILLA SAVOYE
43
1.4.2 Dimensionnement de la poutre la plus sollicitee
La poutre etant soumise au moment le plus important de la villa a pour reference : TR.A.L/ P.0.9/BA.C30/37. Sa portee est de 7,6 m et elle se situe au dessus du parking au rez-de-chaussee. Nous sortonsdu modele les valeurs de My, Vz, N et Mx. La poutre n’est pas soumise a un moment selon son axe faible.Les diagrammes de repartition des efforts dans la poutre dont representes ci-dessous.
Figure 1.7 – My [daNm]
Figure 1.8 – Vz [daN]
Figure 1.9 – N [daN]
Figure 1.10 – Mx [daNm]
Les valeurs d’effort retenues sont donc les suivantes :
Figure 1.11 – Valeurs d’efforts sollicitants
Le dimensionnement commence par un design en section a l’ELU au moment rationnel.
Le dimensionnement etait egalement verifie avec 5 barres de 16 mm. Toutefois, l’implantation de 6 barres de 16nous permet d’avoir une certaine reserve par rapport au moment (interaction non calculee) et nous evite uncalcul de d supplementaire.Nous calculons egalement le nombre de barres requises en partie inferieure de la poutre afin de pouvoirreprendre le moment en travee (calculs non detailles). Ainsi, il faut 4 barres de 16 mm pourMEd = 10508.34 daNm. Celles-ci continueront sur toute la longueur de la poutre.La poutre etant exterieure, elle est donc soumise au gel. Nous sommes donc en categorie 2b.cmin = 25 mm, nous choisissons donc cnom = cmin + 5 = 30 mm (a partir de l’exterieur de l’etrier). On verifieensuite la poutre a l’effort tranchant Vz. On commence par verifier si le beton seul est capable de reprendrel’effort tranchant :
6
Ce n’est pas le cas, il faut donc calculer des etriers :
On choisis donc d’implanter 7 etriers par metre, soit s de 142 mm.
La verification de l’element se termine par une verification aux ELS. On differenciera l’ELS-CR et l’ELS-Qp.Scia nous fourni le moment flechissant a ces deux ELS :
Figure 1.12 – Moment flechissant a l’ELS-CR [daNm]
Figure 1.13 – Moment flechissant a l’ELS-Qp [daNm]
750