Mémoire fin d'etude 2014 .pdf



Nom original: Mémoire fin d'etude 2014.pdf

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA BOUMERDES
FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR
DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE

En vue de l’obtention du diplôme
D’ingénieur d’état en génie mécanique
OPTION : Construction Métallique

ETUDE ET CONCEPTION D’UN ATELIER MECANIQUE
AVEC DEUX PONTS ROULANTS ET BLOC
ADMINISTRATIF R+2

SUIVI PAR :
Mr: MENAD. S

PRESENTE PAR :
Mr: NASSIM
Mr: KACI FARES

Promotion 2014

Je remercie DIEU qui m’a donné la force et la patience pour terminer ce
modeste travail.
J’exprime mes sincères remerciements :
A mes parents pour leur contribution à chaque travail que j’ai effectué.
A mon promoteur pour son aide.
A l’ensemble des enseignants du département de Génie Mécanique et
spécialement ceux de Construction métallique.
Sans oublier ceux qui ont participé de prés ou de loin à la réalisation de ce
travail et ceux qui ont fait l’honneur de jurer ce mémoire.

Dédicace
Pour que ma réussite soit complète je la partage avec tous les personnes
que j’aime, je dédie ce modeste travail à :
Mes très chers parents pour leur amour et pour le courage et la volonté
qu’ils m’ont inculqués.
A mes très chères sœurs et frères.
A toute la famille KACI.
A tous mes amis et collègues sans exception.
ET a mon binôme NASSIM.

FARES

Dédicace
Pour que ma réussite soit complète je la partage avec tous les personnes
que j’aime, je dédie ce modeste travail à :
Mes très chers parents pour leur amour et pour le courage et la volonté
qu’ils m’ont inculqués.
A mes très chères sœurs et frères..
A toute la famille YAH.
A tous mes amis et collègues sans exception.
ET a mon binôme FARES.

NASSIM

SOMMAIRE
Chapitre I : : Présentation de sujet
I-1-Introduction général
I-2- Présentation de sujet
I-3- Règlement et matériaux utilisés
I-3-1-Règlements utilisés
I-3-2- Matériaux utilisés
I-4- Stabilité d’ensemble :
I-5- Organes d’assemblages
I-6- Logiciels utilises

Partie A : Atelier industriel
Chapitre II : Etude climatique
II-1-Introduction
II-2-Etude de la neige
II-3-Etude du vent
II-3-2- Calcul de la pression dynamique qdyn
II-3-3- Calcul du coefficient de pression extérieure Cpe
II-3-4- Calcul du coefficient de pression intérieure Cpi .
II-4- Détermination de la force de frottement

Chapitre III : Etude des éléments secondaires
III-1- Introduction
III-2- Calculs des pannes
III-2-1-Hypothèse de calcul
III -2-2-Détermination de sollicitation
III-2-3- Pré dimensionnement des pannes
III-2-4-Vérification de la flèche à l’ELS :
III-2-5-Vérification a la flexion bi-axial a l’ELU
III-2-6- Vérification de la résistance à l’effort tranchant
III-2-7-Vérification au déversement
III-4-Calcul des lisses de bardage
III -4-1-Hypothèse de calcul
III -4-2-Détermination de sollicitation
III -4-3-Pré dimensionnement de la lisse de bardage
III -4-4-Vérification de la flèche à ELS
III -4-6-Vérification de la lisse de bardage à la flexion bi axiale
III-4-7- Dimensionnement des liens de lisses
III-5-Calcul des potelets
III -5-1-Hypothèse de calcul
III -5-2-Détermination de sollicitation
III -5-3-Pré dimensionnement des potelets
III -5-4–Vérification à la résistance a l’effort axial de compression
III -5-6–Vérification de l’instabilité

III -5-6-1- Flambement
III -5-6-2- Elément comprimé et fléchi
III-5-Conclusion

Chapitre IV : Etude de chemin de roulement
IV-1- Introduction :
IV-2-Caractéristiques de pont roulant
IV-3-Action induites par les appareils de levage sur les poutres de roulement
IV-3-1-Détermination des coefficients d’amplification dynamique
IV-3-2-Dispositions des charges
IV-3-2-1- Charges longitudinales HL,i et charges transversales HT,i produites par les
accélérations et les décélérations de l'appareil de levage
IV-3-2-2- Charges horizontales HS, i, j, k et force de guidage S due l'obliquité de l'appareil de
levage
IV- 4- Dimensionnement de la poutre de roulement (PDR)
IV-4-1- Choix de rail
IV-4-2- Evaluations des charges
IV-5- Vérification
IV-5-1- Les combinaisons des charges
IV-5-2- Vérification de la flexion bi-axiale
IV-5-3- Vérification de la résistance a l’effort tranchant
IV-5-4- Vérification de moment fléchissant et l’effort axial
IV-5-5-Vérification au déversement
IV-5-6- Vérification de la résistance a l’écrasement
IV-5-7- Vérification de la résistance a l’enfoncement local
IV-5-8-Vérification de la résistance au voilement
IX-6-Conclusion

Chapitre V : Etude sismique
V-1- Introduction
V-2- Choix de la méthode de calcul
V-3-Méthode statique équivalent
V-3-1-Condition d’application
V-3-2-Principe de la méthode
V-3-3-Calcul de l’effort tranchant V a la base
V-3-4-Distribution de la force sismique sur les étages .
V-4-Répartition des efforts tranchants par niveau aux différents portiques
V-5-Conclusion

Chapitre VI : Etude des stabilités
VI-1-Introduction
VI-2- Calcul de la poutre au vent : (Bloc atelier)
VI-2-1- Les forces agissant sur la poutre au vent :
VI-2-2- Vérification des diagonales a la traction
VI-2-3- Vérification de la panne intermédiaire
VI-2-3-1- Vérification a la flexion bi-axiale :
VI-2-3-2- Vérification au flambement
VI-3-étude de pale de stabilité verticale
VI-3-1- Les forces agissant sur la palée de stabilité
VI-3-2-Vérification les diagonales a la traction
VI-3-3- VERIFICATION DE LA SABLIERE :
VI-3-3-1- Vérification à la flexion composée
VI-4- Contreventements verticaux : (ciseaux)
VI-4-1- Vérification à la compression
VI-5-Conclusion

Chapitre VII : Etude de portique
VII-1-Introduction
VII-2 - Vérification de la traverse ‘ferme en treille’
VII-2-1-Hypothèses de calcul
VII-2-2- Les efforts
VII-2-3-Vérification de la flèche
VII-2-4-Vérification des membrures :
VII-2-5-Vérification des montants:
VII-2-6-Vérification des diagonales
VII-3- Vérification des poteaux
VII-3-1-Vérification de la Baïonnette:
VII-3-1-1-Vérification au flambement (Eurocode3 ANNEX E)
VII-3-2-Calcul des déplacements en tête de poteau
VII-4- Vérification du poteau treillis
VII-4-1-Vérification des membrures à mi-longueur
VII-4-2-Calcul des déplacements en tête de poteau
VII-4-Conclusion

Chapitre VIII : Etude des assemblages
VIII-1-Introduction
VIII-2- Assemblage poteau HEA300 avec éléments de treillis
VIII-2-1- Résistance des boulons à la traction
VIII-2-3- La résistance de l’assemblage au glissement
VIII-2-4- : Vérification de l’assemblage poteau treillis-1/2HEA300 par soudage
VIII-3-L’attache de la diagonale UUPN120 avec le poteau HEA450
VIII-3-2-Résistance de boulon a la traction
VIII-3-3-Résistance de boulon a des efforts combinés (cisaillement et traction) :
VIII-3-4-Résistance à la pression diamétrale

VIII-4-Assemblage des éléments de la ferme
VIII-4-1-Attache diagonale –gousset
VIII-4-2-Attache membrure –gousset
VIII-4-3-Attache des parties de la ferme
VIII-5- Conclusion

Chapitre IX : Etude des tiges d’encrage
IX-1- Introduction
IX-2- Platine et ancrage du poteau treillis 2HEA300
IX-2-1- Vérification de la contrainte de compression du béton
IX-2-2- Vérification des goujons à la traction
IX-2-3- Calcul de l’épaisseur de la platine
IX-2-3-1Résistance de contact fj de la liaison
IX-2-3-2-Vérification de la pression sur la surface portante
IX-2-4-Calcul des tiges d'ancrages
IX-3-Vérification de la bêche
IX-5- Conclusion

Partie B : Bloc administratif
Chapitre II : Etude climatique
II-1-Etude de la neige
II-2-Etude du vent
II-2-1-Calcul du coefficient dynamique Cd
II-2-2- Calcul de la pression dynamique qdyn
II-2-3- Calcul du coefficient de pression extérieure Cpe :
II-2-4- Calcul du coefficient de pression intérieure Cpi:

Chapitre III : Etude de plancher
III-1-Introduction :
III-2-Caractéristique des éléments constructifs
III-3- Etude de plancher terrasse
III-3-1-: Vérification au stade de montage
III-3-1-2-Vérification au cisaillement (IPE 240)
III-3-1-3-Vérification de la résistance :
III-3-2- Vérification au stade de final
III-3-2- 1- Vérification a l’effort tranchant
III-3-2-2-Vérification a la flèche
III-3-3- Contraintes additionnelles de retrait

III-4-Etude de plancher courant
III-4-1-: Vérification au stade de montage
III-4-2- Vérification au stade de final
III-4-2-1- Vérification a l’effort tranchant
III-4-2-2- Vérification a la flèche
III-4-3-Contraintes additionnelles de retrait
III-4-4-Cumule des contraintes
III-5- Calcul des connecteurs
III-5-1- Généralités
III-5-2-Le nombre de goujons et l’espacement
III-5-2-1-Calcul de la résistance d’un connecteur
III-5-2-2-Calcul de la résistance d’un plancher
III-6-Conclusion

Chapitre IV : Etude d’escalier
IV-1-Introduction
IV-2- Choix des dimensions
IV-3- Dimensionnement des supports des marches
IV-3-1-Déterminations des sollicitations :
IV-3-2- Pré dimensionnement des supports :
IV-3-3-Vérification de la flèche a l’ELS
IV-3-4-Condition de la résistance a l’ELU
IV-4- Dimensionnement du limon
IV-4-1-Déterminations des sollicitassions
IV-4-2- Pré dimensionnement de limon
IV-4-3-Vérification de la flèche a l’ELS
IV-4-4-Vérification de la résistance a l’ELU
IV-4-4-Vérification a la compression
IV-5- Dimensionnement du palier de repos
IV-5-1- La tôle
IV-5-1-1-Déterminations des sollicitassions
IV-5-1-2-Vérification de la flèche a l’ELS
IV-5-2- La solive de palier de repos
IV-5-2-1-Déterminations des sollicitassions
IV-5-2-2- Pré dimensionnement de la solive
IV-5-2-3-Vérification de la flèche a l’ELS
IV-5-2-4-Vérification de la résistance a l’ELU

IV-5-3- La poutre d’appuis des limons
IV-5-3-1-Déterminations des sollicitassions
IV-5-3-2-Vérification de la flèche a l’ELS
IV-5-3-2-Vérification de la résistance a l’ELU
IV-6- Conclusion

Chapitre V : Etude sismique
V-1-introduction
V-2- Choix de la méthode de calcul
V-3-Méthode statique équivalent
V-3-1-Condition d’application
V-3-2-Principe de la méthode
V-3-3-Calcul de l’effort tranchant V a la base
V-3-4-Distribution de la force sismique sur les étages
V-4- Répartition des efforts entre les portiques
V-5-Conclusion

Chapitre VI : Etude de stabilité
VI-1-INTRODUCTION
VI-2- Eléments constituants la palée de stabilité
VI-3- Hypothèses de calcul
VI-3-Dimensionnement des palées de stabilité avec diagonales en V
VI-3-1-Vérification le diagonale a la traction
VI-3-2-Vérification a la compression
VI-2-3-Vérification au flambement
VI-3-Conclusion

Chapitre VII : Etude de portique
VII-1- Introduction
VII-2- Les barres
VII-3- Les charges
VII-4- Les combinaisons
VII-5- Les efforts extrêmes
VII-6- Les réactions
VII-7- Les déplacements et rotations
VII-8- Les notes calculs

Chapitre VIII : Etude des assemblages
VIII-1- Introduction.
VIII-2- Hypothèse de calcul:
VIII-3- Vérification assemblage poteau(HEA450) poutre(IPE550) encastre
VIII-3-1-Note de calcul:
VIII-4- Vérification assemblage pied de poteau(HEA450)
VIII-4-1-Note de calcul
VIII-5- Vérification assemblage solive (IPE240) poutre mitrasse (IPE550)
VIII-5-1-Note de calcul
VIII-6-L’attache de la diagonale UUPN140 avec le poteauHEA450
VIII-6-1-Résistance de boulon au cisaillement par plan de cisaillement
VIII-6-2-Résistance de boulon a la traction
VIII-6-3-Résistance de boulon a des efforts combinés (cisaillement et traction)
VIII-6-4-Résistance à la pression diamétrale
VIII-6-4-Conclusion

LISTE DES FIGURE ET TABLEAUX
PARTIE A :Atelier
Tableau-I-1 : Zone d’implantation de la structure …………………………………………...01
Tableau-I-2 : Démenions de la halle …………………………………………...................... 02
Figure I-1- vue en 3D (atelier industriel) …………………………………………............... 03
Figure I-2- vue en élévation pignon (atelier industriel) ……………………………………...03
Figure I-3- vue en élévation long pan (atelier industriel) ……………………………………04
Figure I-4- vue en plan toiture (atelier industriel) …………………………………………...04
Tableau-I-3 : Démenions de bloc administratif ………………………………………….....05
Tableau-I-4 : Démenions d’escalier (bloc administratif) ……………………………………05
Figure I-5- Vue en 3D (bloc administratif) ………………………………………….............05
Figure I-6- Vue en élévation pignon (bloc administratif) ……………………………………06
Figure I-7- Vue en élévation long pan (bloc administratif) ………………………………….06
Figure I-8- Vue en plan toiture (bloc administratif) ………………………………………...07
Tableau-I-5 : Caractéristiques de l’acier ………………………………………….................07
Tableau-I-6 : Caractéristiques de béton …………………………………………...................07
Figure : II-1- Coefficients de forme – toiture a versant multiples …………………………10
Tableau : II-1- Coefficients de forme – toiture a versant multiples ………………………….11
Figure II-2 : valeurs de Cd pour les structures métallique…………………………………….12
Tableau : II-2- Valeurs de la pression dynamique de référence………………………………13
Tableau : II-3- Définition des catégories de terrain…………………………………………..13
Figure II-3 : Légende pour les parois verticales………………………………………………15
Figure II-4 : Légende pour les toitures a un versant ………………………………………....15
Tableau : II-6- Cpe pour la toiture a un versant vent de direction θ=90° …………………….16
Tableau : II-7- Cpe pour la toiture a versants multiples vent de direction θ=0°……………....16
Figure II-5 : Répartitions de Cpe pour la toiture à versants multiples vent de direction θ=0°...16
Figure II-6 : Cpi pou les bâtiments sans cloisons intérieures …………………………………17
Tableau : II-8- Valeurs de Cpi et μp en fonction des ouvertures et la direction de vent……...17
Figure II-7 : Répartitions des pressions sur les parois verticales-Dans les deux directions.....21
Figure II-8 : Répartitions des pressions sur la toiture- Direction du vent long pan …………21
Figure II-9 : Répartitions des pressions sur la toiture- Direction du vent pignon……………22
Figure III -1 : schéma disposition des pannes sur la ferme …………………………………24
Figure III -2 : Disposition d’une panne sur un versant ……………………………………...25
Tableau III-1 : Caractéristiques et dimensions l’IPE 160 ……………………………………26
Figure III-3 : Disposition de la lisse de bardage ……………………………………………..31
Tableau III-2 : Caractéristiques et dimensions UAP 130 ……………………………………32
Figure III -4 : Disposition des liernes ……………………………………………………….32
Figure III-5 : Disposition des tirants ………………………………………………………....34
Tableau III-3 : Les efforts transmettre par les tirants ………………………………………...34
Tableau III-4 : Caractéristiques et dimensions IPE 360 ……………………………………..36
Figure III -6 Schéma du potelet …………………………………………………………….36
Tableau- IV-1: Caractéristiques de pont roulant …………………………………………….40

Figure-IV-1 : Schéma de pont roulant ……………………………………………………….41
Tableau -IV-2 : Les coefficients d’amplification dynamique ……………………………….42
Tableau- IV-3 : La classe de pont roulant …………………………………………………...42
Figure-IV-2 : Dispositions des charges engendrées par le pont roulant ……………………. 43
Figure-IV-3 : Disposition de charge de l’appareil de levage en charge pour obtenir un
chargement maximal sur la poutre de roulement ……………………………………………43
Figure-IV-4 : Disposition de charge de l’appareil de levage à vide pour obtenir un
chargement minimal sur la poutre de roulement …………………………………………….43
Tableau -IV-4 : Les charges verticales maximales sur un galet ……………………………...44
Tableau- IV-5 : Les charges verticales minimales sur un galet ……………………………...45
Figure-IV-5 : Charges horizontales longitudinales HL.i …………………………………………………………45
Figure-IV-6 : Charges horizontales transversales HT.i …………………………………………………………..46
Tableau-IV-6 : Définition des valeurs de λs.i.j.k ……………………………………………...48
Tableau- IV-7 : Les charges horizontales Hs, i, j, L et Hs, i, j, T ………………………………….49
Figure-IV-7 : Position des charges sur la PDR ………………………………………………49
Figure-IV-8 : Caractéristiques de profilé …………………………………………………….50
Figure-IV-9 : Inertie de la PDR et la poutre raidisseur ………………………………………49
Figure-IV-10-charges de galets sur le rail ……………………………………………………51
Tableau-IV-8 : Caractéristiques des rails …………………………………………………….52
Tableau- IV-9 : Caractéristiques du crapaud ………………………………………………...52
Figure-IV-11 : Schéma (PDR+rail) …………………………………………………………..52
Tableau -IV-10 : Résume des charges ……………………………………………………….54
Tableau -IV-11 : Les combinaisons des charges verticales (les efforts)……………………...54
Tableau-IV-12 : Les combinaisons des charges verticales (les moments) …………………..54
Tableau-IV-13 : Les combinaisons des charges horizontales transversales (les efforts) ……55
Tableau -IV-14: Les combinaisons des charges horizontales transversales (les moments) …55
Tableau-V-1 : Facteur de qualité…………………………………………………………….. 62
Tableau-V-2 : Le poids de structure ………………………………………………………... 64
Tableau V-3 : Distribution de la force sismique sur les étages Sens transversale et longitudinal
………………………………………………………………………………………………..66
Figure V -1 : Position éventuelle du pont roulant par rapport à la structure………………...66
Figure V -2 : Position éventuelle du chariot par rapport au pont roulant …………………...67
Tableau V-4 : l'excentricité maximal probable de la structure ……………………………....67
Figure V -3 :Position de centre de torsion et centre de gravité par apport a la structure niveau
1 ………………………………………………………………………………………………68
Figure V -4 : Position de centre de torsion et centre de gravité par apport a la structure niveau
2 ………………………………………………………………………………………………69
Figure V -5 : Distribution de la force sismique sur les portiques sens transversale ………...70
Figure V -6 : Distribution de la force sismique sur les files de stabilité sens longitudinale....71
Figure-VI : Schéma de la poutre au vent d’atelier …………………………………………...72
Tableau-VI-1- les efforts internes dans les barres ……………………………………………75
Figure.VI-2- : la panne intermédiaire HEB 160 ……………………………………………..76
Figure VI-3-schéma de palée de stabilité verticale …………………………………………..78
Tableau-VI-2- les efforts internes dans les barres ……………………………………………80

Figure.VI-4- : la sablière HEB 200 …………………………………………………………83
Figure VI-3-schéma de palée de stabilité verticale …………………………………………..85
Figure-VII-1 : Inertie équivalente des cornières ……………………………………………..89
Figure- VII-2 :Aire de l’âme équivalente ……………………………………………………89
Tableau VII-1- Caractéristiques du DCED 100x100x10 …………………………………….90
Tableau VII-2- caractéristiques du DCED 75x75x10 ………………………………………..91
Tableau VII-3- caractéristiques du DCED 75x75x10 ………………………………………..93
Figure-VII-4 :Contre-flèche d’une poutre treillis ……………………………………………94
Figure- VI-5 : Facteur de distribution pour les poteaux (plan xoz) ………………………….95
Figure- VI-6: Facteur de distribution pour les poteaux (plan yoz) …………………………..96
Figure-VII-7: Disposition du treillis sur les poteaux ………………………………………...99
Figure -VIII-1- assemblage tète du poteau ………………………………………………….103
Figure -VIII-2- Disposition de HEA sur le poteau treillis…………………………………. 105
Figure-VIII-3 : disposition des boulons diagonale de palée de stabilité …………………...106
Figure -VIII-4- assemblage des éléments de la ferme par soudage ………………………...109
Figure -VIII-5- Attache montant – diagonale – gousset …………………………………... 109
Figure -VIII-6- Attache membrure –gousset ………………………………………………..111
Figure VIII-7: Attache des parties de la ferme ……………………………………………..113
Figure VIII-8: Attache Arbalétrier « Détail 1 » …………………………………………… 113
Figure VIII-9: Attache entrait « Détail 2 » …………………………………………………113
Figure. IX-1- : sollicitations en pied de poteau ……………………………………………..116
Figure IX-2- surface en compression sous la plaque ………………………………………118
Figure IX-3-tige d’encrage ………………………………………………………………….119
PARTIE B :Bloc
Tableau : II-1- Valeurs de la pression dynamique de référence …………………………….123
Tableau : II-2- Définition des catégories de terrain ………………………………………...124
Figure II-1 : Légende pour les parois verticales (façade principale) ………………………125
Tableau : II-3- Cpe pour les parois verticales (façade principale) …………………………..125
Figure II-2 : Légende pour la toiture plate (plancher) ………………………………………126
Tableau : II-4- Cpe pour la toiture plate ……………………………………………………..126
Figure II-3 : Légende pour les parois verticales (façade secondaire) ………………………126
Tableau : II-5- Cpe pour les parois verticales (façade secondaire) ………………………….127
Tableau : II-6- Cpe pour la toiture plate ……………………………………………………..127
Figure II-4 : Cpi pou les bâtiments sans cloisons intérieures ……………………………….127
Tableau : II-7- Valeurs de Cpi et μp en fonction des ouvertures et la direction de vent ……128
Figure –III-1 : Plancher mixte ………………………………………………………………131
Figure-III-2 : Disposition des solives ……………………………………………………….131
Tableau -III-1- Caractéristiques de l’IPE 240 ………………………………………………132
Figure III.3 Les éléments constituant le plancher terrasse ………………………………….132
Figure -III-4 : Présentation de l’ensemble (solive- dalle) …………………………………..135
Figure -III-5 : Diagramme des contraintes de flexion ………………………………………137
Figure III.6: Diagramme de s contraintes dues au retrait …………………………………..140
Figure-III-7-Plancher courant ………………………………………………………………140

Figure –III-8: Diagramme des contraintes de flexion ………………………………………141
Figure -III-9: Diagramme des contraintes dues au retrait …………………………………..143
Figure -III-10: Connexion acier-béton ……………………………………………………...144
Figure-III-11 : Dimensions de connecteur …………………………………………………144
Figure V-1 : Vue de l’escalier ………………………………………………………………147
Figure V.2 : Dimensions de l’escalier ………………………………………………………148
Figure. V.3 : Eléments constructif de la marche ……………………………………………148
Tableau V-1 : Caractéristique et dimension
35 x 35 x 3.5 ……………………………..149
Figure V.4 : Dimensions de limon ………………………………………………………….152
Tableau V-2 : Caractéristique et dimension UPN 120 ……………………………………..153
Figure V.5 : Eléments constructifs du palier de repos ……………………………………...155
Figure V-6: Dimensions de ¼ de la tôle chargée surfacique ……………………………….155
Figure -V-7 : Distribution des charges sur la solive de palier ……………………………....156
Tableau V-3 : Caractéristique et dimension IPE 100 ………………………………………157
Figure V-8 : Schéma de la poutre d’appuis de limon ………………………………………158
Tableau-V-1 : Facteur de qualité ……………………………………………………………165
Tableau –V-2 : les charges permanentes pour 1er et 2éme étage ……………………………..166
Tableau –V-3 : les charges permanentes pour l’étage terrasse ……………………………..166
Tableau -V-4 : poids total de la structure …………………………………………………...167
Figure-V-1: poids des étages ………………………………………………………………..167
Tableau -IV-5 : la distribution de la force sismique dans les étages ………………………168
Tableau -V-6- : distribution des forces sismique par portiques (sens transversal) …………170
Tableau -V-7- : distribution des forces sismique par files (sens longitudinale) …………...170
Figure-V-2: Distribution des forces sismique par portique mixte (sens transversal) ………171
Figure-V-3 : Distribution des forces sismique par files (sens longitudinale) ………………171
Figure-VI-1: Palée de stabilité ……………………………………………………………...174
Figure-VII-1 : Vue en 3D de portique le plus sollicité ……………………………………..178
Figure-VIII-1: Attache diagonale de stabilité verticale en (V) …………………………......202

Atelier plus bloc 2014

Présentation de sujet
I-1-Introduction général :
La charpente métallique est un domaine très large et vaste dans le milieu de la construction
car le coût de revient d’une habitation à ossature métallique est nettement inferieur par rapport
au coût d’une construction en béton, et l’acier utilisé dans les constructions pèse moins lourd
et nécessite des murs moins épais et des fondations moins profondes qu’une construction en
béton armé, et sa réalisation peut être beaucoup plus rapide que les autres alternatives, par
exemple les planchers et les éléments structurels d’un bâtiment classique de 8 étages peuvent
être construits jusqu'à 40

plus rapidement qu’une solution alternative en béton arme

D’autres avantages des structures métalliques sont les suivant :
 La possibilité de fabriquer intégralement les éléments d’ossature en atelier avec une
grande précision et une grande rapidité, le montage sur site sera effectuée soit par
soudage ou par boulonnage.
 La grande résistance de l’acier à la compression et la traction ce qui permet de réaliser
des éléments de grandes portées
 L’adaptation plastique offre une grande sécurité.
Parmi les inconvénients on peut citer :
 Les possibilités architecturales limitées par rapport aux constructions en béton armé.
 Mauvaise tenue de l’acier au feu cela exige des mesures de protections délicates.
 Nécessité d’entretient régulier, et des éléments contre la corrosion.
Auparavant, la construction métallique présentait peu d’intérêt en Algérie, ce n’est
qu’après le séisme de Boumerdes en mai 2003 que l’état a pris conscience du rôle et de
l’importance de la construction métallique dans la préservation des vies humaines ainsi que
des biens publics.

MSM12

Page 1

Atelier plus bloc 2014
I-2- Présentation de sujet :
Notre projet nous a été proposé par l’entreprise ALRIM (l’Algérienne pour la
réalisation des équipements et d’Infrastructures Métalliques). qui consiste à étudier un atelier
industriel avec deux pont roulant de 15 T (puissance) plus un bloc administratif R+2 ,dont la
structure est en charpente métallique sur la base des nouveaux règlements techniques
algériens et en particulier le règlement parasismique algérien RPA 99 / version 2003.
Le projet intitulé “étude d’un atelier industriel plus un bloc administratif R+2 ’’ en
charpente métallique implanté a ROUIBA en zone sismique III. Le terrain est plat
Ce projet est composé de deux blocs en charpente métallique.
Le cahier des charges de cette structure présente les données suivantes :
 Bloc industriel : une halle double chaque halle équipée de deux pont roulant
 Bloc administratif : composé de eux étages pour les bureaux.

a) Implantation
Cette structure est implantée dans la région de Rouïba W-Alger, qui est définie dans les
règlements algériens :
Neige

Vent

Sismique

Zone B

Zone I

Zone III

Tableau-I-1 : Zone d’implantation de la structure

b) Les dimensions géométriques
 Atelier industriel :
Atelier industriel
Hauteur total

H= 14.64 m

Longueur

L= 60 m

Largeur

l= 60 m

Hauteur du poteau (pont roulant)

h= 9m

Hauteur total des poteaux

h=12 m

Distance entre portique

D= 6 m

Toiture a multi versant de pente ‘α’
Tableau-I-2 : Démenions de la halle

MSM12

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Atelier plus bloc 2014

Figure I-1- Vue en 3D (atelier industriel)

Figure I-2- Vue en élévation pignon (atelier industriel)

MSM12

Page 3

Atelier plus bloc 2014

Figure I-3- Vue en élévation long pan (atelier industriel)

Figure I-4- Vue en plan toiture (atelier industriel)

MSM12

Page 4

Atelier plus bloc 2014
 Bloc administratif :
BLOC ADMINISTRATIF R+2
Hauteur total

H= 9 m

Longueur

L= 30 m

Largeur

l= 10 m

Hauteur de RDC

h= 3m

Hauteur des étages (1 à 2)

h= 3 m

Distance entre portique

D= 5 m
Tableau-I-3 : Démenions de bloc administratif

La hauteur
La largeur
La longueur

L’ESCALIER
Z= 6 m
a= 3 m
b= 3.6 m
Tableau-I-4 : Démenions d’escalier (bloc administratif)

Figure I-5- Vue en 3D (bloc administratif)

MSM12

Page 5

Atelier plus bloc 2014

Figure I-6- Vue en élévation pignon (bloc administratif)

Figure I-7- Vue en élévation long pan (bloc administratif)

MSM12

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Atelier plus bloc 2014

Figure I-8- Vue en plan toiture (bloc administratif)

I-3- Règlement et matériaux utilisés :
I-3-1-Règlements utilisés :
1- RNV 99 : pour l’étude climatique.
2- RPA 99 / version 2003 : pour l’étude sismique.
3- Eurocode 1 : partie 5 actions induites par les ponts roulants.
4- Eurocode 3 : pour l’étude et la vérification de l’ossature métallique.

I-3-2- Matériaux utilisés :
ACIER DE CONSTRUCTION
Nuance d’acier

S 235

La limite élastique

f y = 235 Mpa

La résistance à la traction

fu = 360 Mpa

La densité volumique

  7 850 kg/m3

Module d’élasticité longitudinale

E  210 000 Mpa

Module d’élasticité transversale

G  84 000 Mpa

coefficient de Poisson

  0,3
Tableau-I-5 : Caractéristiques de l’acier

MSM12

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Atelier plus bloc 2014
BETON
Classes de résistance du béton

C25/30

La résistance à la compression

f c 28  25 Mpa

La résistance à la traction

f t 28  2, 6 Mpa

La densité volumique

 =2500 kg/m3

Coefficient de retrait

  2 10-4

Module sécant d’élasticité

E cm  30 500 Mpa

Coefficients d’équivalence
Tableau-I-6 : Caractéristiques de béton

I-4- Stabilité d’ensemble :
 Atelier industriel :
a) Portique :
Structures hyperstatiques continues composées d'éléments verticaux (poteaux) et
horizontales (poutres).
Assure la stabilité transversale de la structure.
C'est un système porteur qui reprend les effets du vent, des charges permanentes, et des effets
sismiques, il Assure la stabilité transversale de la structure.
b) Palée de stabilité verticale :
Structure treillis composé de deux diagonales en X et une sablière, leur rôle est de
transmettre les actions agissant sur le pignon (vent, séisme, freinage du pont roulant)
Elle Assure la stabilité longitudinale de la structure
 Bloc administratif :
a) Portique :
Structures hyperstatiques continues composées d'éléments verticaux (poteaux) et
horizontales (poutres).
Assure la stabilité transversale d'ensemble de la construction.
C'est un système porteur qui reprend les effets du vent, des charges permanentes, et des effets
sismiques.
b) Plancher collaborant:
Plancher mixte acier – béton à poutrelles sous dalle.
Assure la stabilité des étages, elle reprend les effets sismiques et vent et les transmet vers la
palée de stabilité verticale par l'intermédiaire des solives et sablières.
c) Palée de stabilité verticale :
Structure treillis composé de deux diagonales(en V inversé) et d'une sablière,

MSM12

Page 8

Atelier plus bloc 2014
Reprend les actions du sismiques et vents transmettait par le biais du plancher pour les
transmettre aux fondations.
L'ensemble palé de stabilité et plancher collaborant assurent la stabilité longitudinale de
l'ouvrage.

I-5- Organes d’assemblages :
Les boulons HR sont choisis pour l’assemblage des portiques auto stables et les boulons
ordinaires pour l’assemblage des éléments secondaires.

I-6- Logiciels utilises :
 Robot millenium v.19
 Tekla structure V16

MSM12

Page 9

Partie A : Atelier 2014

ETUDE CLIMATIQUE
II-1-Introduction :
Une construction doit être calculée et réalisée de telle manière qu’elle résiste à toute
les actions susceptibles de s’exercer sur elle pendant l’exécution et durant son exploitation ;
entre ces actions qu’il faut prendre en considérations il y a les charges climatiques (charges de
la neige et charges dynamiques du vent).
Dans ce projet de fin d’étude on a utilisé le règlement neige et vent algérien
« RNV1999 » qui fournit les procédures et principes généraux pour la détermination des
actions de la neige et du vent sur l’ensemble de la construction et ces différentes parties.

II-2-Etude de la neige :
Selon le RNV1999 la charge de la neige est donnée par la formule suivante :
S=μ. SK
Avec :
S

: charge caractéristique de la neige (KN/m²)

SK : charge de la neige sur le sol (KN/m²)
μ : coefficient d’ajustement des charges.
Puisque Reghaia (Wilaya d’Alger) appartient a la zone B de la carte de la neige donc :
SK =
Avec H l’altitude par rapport au niveau de la mer H=50m
SK =0.12KN/m²
On a une toiture à versants multiples :

Figure : II-1- Coefficients de forme – toiture a versant multiples

MSM 12

Page 10

Partie A : Atelier 2014
μ1 et μ3 seront déduit du tableau suivant :
α angle du versant par rapport
à l’horizontale (en°)

0 ≤ α ≤ 30°

coefficient de forme μ1

0.8

coefficient de forme μ3

α =10 ° donc :

30° < α < 60°
0.8 x (

)

1.6

0.8+0.8 x (

Tableau : II-1- Coefficients de forme – toiture a versant multiples

μ1=0.8
μ3=0.8+0.8 x (

=1.06

Donc :
S1= μ1 Sk = 0.096 KN/m²
S3= μ3 Sk = 0.127 KN/m²
Pour les calculs des éléments secondaires on prend la plus grand :
S= 0.127 KN/m²

II-3-Etude du vent :
La pression due au vent est donnée par la formule suivante :
qj = Cd x W (zj)
Avec :
qj

: la pression due au vent qui s’exerce sur un élément de surface j (N/m²).

Cd

: le coefficient dynamique de la construction.

W (zj) : est obtenue à l’aide de la formule suivante (face de la paroi est intérieure à la
construction et l’autre est extérieure).
W (zj)=qdyn (zj) x [Cpe – Cpi]
Avec :
qdyn (zj) : la pression dynamique du vent calculé à la hauteur zj relative à l’élément de
surface j (N/m²).
Cpe

: le coefficient de pression extérieure.

Cpi

: le coefficient de pression intérieure.

MSM 12

Page 11

Partie A : Atelier 2014
La pression due au vent est donnée par l’expression :
qj = Cd x qdyn (zj) x [Cpe – Cpi]

II-3-1-Calcul du coefficient dynamique Cd :
Cd est tirés de l’abaque suivant par interpolation ou extrapolation linéaire :

Figure II-2 : valeurs de Cd pour les structures métallique.

 pour long pan et pignon : b =60m ; h = 14.64 m
Par extrapolation : Cd1 = Cd2 = 0.86

II-3-2- Calcul de la pression dynamique qdyn :
Pour une structure permanente :
qdyn = qref x Ce(zj)
Avec :
qref : pression dynamique de référence.
Ce : coefficient d’exposition au vent.
 Calcul de qref :
qref est donnée par le tableau suivant :
ZONE

qref (N/m²)

I

375

II

470

III

575

Tableau : II-2- Valeurs de la pression dynamique de référence

Suivant la carte du vent ROUIBA (Wilaya d’Alger) est dans la zone I donc : qref = 375N/m²
MSM 12

Page 12

Partie A : Atelier 2014
 Calcul de Ce :
Pour une structure peu sensible aux excitations dynamique :
Ce(z) = Ct(z) ² x Cr(z) ² x [1+

]

Avec :
Ct : le coefficient de topographie.
Cr : le coefficient de rugosité.
KT : facteur de terrain.
Pour un site plat Ct(z)=1
Le coefficient de rugosité et calculé de l’une des expressions suivantes :

Avec :
Z0

: paramètre de rugosité (m)

Zmin : hauteur minimale (m)
KT, Z0 et Zmin sont donnée dans le tableau suivant en fonction de la catégorie de terrain
Catégorie de
terrain

KT

Z0 (m)

Zmin (m)

III

0.22

0.3

8

𝜀
0.37

Tableau : II-3- Définition des catégories de terrain

On a h=14.64 m > 10m donc il y a lieu de subdiviser le maitre–couple en élément de surface j.
n=E [h/3]=E [4.88]=4
h1=h/n=3.66m
Donc : z1=3.66m ; z2=7.32m ; z3=10.9 ; z4=12m z5=14.64m.

MSM 12

Page 13

Partie A : Atelier 2014
a) Pour les parois verticales :
Pour z1=3.66 et z2=7.32m <zmin donc :

Cr (z1 ; z2)= 0.72

Pour z3=10.98m on a zmin< z3<200m donc :

Cr(z2)=0.79

Pour z4=12m on a zmin< z4<200m donc :

Cr (z3)= 0.81

b) Pour la toiture :
Z5=14.64m on a zmin< z5<200m donc :

Cr (z3)= 0.85

Les valeurs des pressions dynamique pour chaque niveau sont donnée par le tableau suivent :
Z(m)

Cr

Ce

Qréf( KN/m2)

Qdy(KN/m2)

Z1

0.72

1.63

0.375

0.61

Z2

0.72

1.63

0.375

0.61

Z3

0.79

1.84

0.375

0.69

Z4

0.81

1.90

0.375

0.71

Z5(toiture)

0.85

2.03

0.375

0.76

Tableau : II-4- Valeurs de la pression dynamique pour chaque niveau

II-3-3- Calcul du coefficient de pression extérieure Cpe :
a) Paroi verticale :
 vent sur pignon et long pan :
On trouvera les mêmes valeurs de cpe sur le pignon ainsi que le long pan (hangar symétrique)

Figure II-3 : Légende pour les parois verticales

MSM 12

Page 14

Partie A : Atelier 2014
SA=(e/5) x h= 57.6m² ; SA> 10m²
SB=230m2 ; SC=432m2 ; SD=SE=720m2
Toutes les surfaces sont supérieures à 10m2 donc : Cpe =Cpe, 10
Zone

A

B

C

D

E

Cpe

-1

-0.8

-0.5

+0.8

-0.3

Tableau : II-5- Cpe pour les parois verticales (pignon et long pan)

b) Toiture :
 Direction du vent sur le pignon θ=90° :
On a une toiture à versants multiples : on utiliser les valeurs des toitures a un versant

Figure II-4 : Légende pour les toitures a un versant

SF=SG= (e/10)x(b/2)=11.25m²
SH=112.5m2 ; SI=787.5m2
Toutes les surfaces sont supérieures à 10m2 donc : Cpe =Cpe, 10
On a α=10° donc on fait une interpolation entre 5° et 15°et on obtient les résultats suivants :
Zone

F

G

H

I

Cpe

-1.45

-1.85

-0.62

-0.60

Tableau : II-6- Cpe pour la toiture a un versant vent de direction θ=90°

MSM 12

Page 15

Partie A : Atelier 2014
 Direction du vent sur le long pan θ=0° :

Pour les toitures à versants multiples on prend les valeurs de Cpe d’une toiture à un versant
pour le premier versant et les autres versants seront comme suit :
SF= (e/10) x (e/4)= 21.43m² ; SF >10m²
SG=680m² ;SH=724.32m² >10m²

donc :

Cpe=Cpe, 10

Puisque α=10° donc en fait une interpolation entre 5° et 15° en aura les résultats suivant :
Zone

F

G

H

2émeversant

3émeversant

4émeversa
nt

Cpe

-1.3

-1

-0.45

-1

-1

-0.6

4éme versant

3éme versant

2éme versant

1erversant

Tableau : II-7- Cpe pour la toiture a versants multiples vent de direction θ=0°

Figure II-5 : Répartitions de Cpe pour la toiture à versants multiples vent de direction θ=0°

II-3-4- Calcul du coefficient de pression intérieure Cpi:
Cpi est tirés du graphe suivant en fonction de μp :

Figure II-6 : Cpi pou les bâtiments sans cloisons intérieures

MSM 12

Page 16

Partie A : Atelier 2014
μp =
Avec : μp : l’indice de perméabilité.
Les deux portes sont
fermées

coté de pignon

coté de long pan

μp

Cpi

0

0.8

0

Les deux portes ouvertes

μp

Cpi

Vent sur pignon
ouvert

0

0.8

Vent sur pignon
fermé

1

0.5

0.8

1

0.5

Tableau : II-8- Valeurs de Cpi et μp en fonction des ouvertures et la direction de vent

Donc on peut calculer les valeurs de la pression dynamique (qj) :
1er cas : les deux portes sont fermées :
 Vent sur long pan et pignon:
a) Paroi verticale : les valeurs de la pression dynamique (qj) sont les même pour pignon
et long pan.
Pour paroi verticale à : Z=3.66 m et Z=7.32 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj
(KN/m²)

A

0.86

0.61

-1.0

0.8

-0.944

B

0.86

0.61

-0.8

0.8

-0.839

C

0.86

0.61

-0.5

0.8

-0.681

D

0.86

0.61

0.8

0.8

0

E

0.86

0.61

-0.3

0.8

-0.629

MSM 12

Page 17

Partie A : Atelier 2014
Pour paroi verticale à : Z=10.98 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj
(KN/m²)

A

0.86

0.69

-1.0

0.8

-1.068

B

0.86

0.69

-0.8

0.8

-0.949

C

0.86

0.69

-0.5

0.8

-0.771

D

0.86

0.69

0.8

0.8

0

E

0.86

0.69

-0.3

0.8

-0.712

Pour paroi verticale à : Z=12 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj
(KN/m²)

A

0.86

0.71

-1.0

0.8

-1.090

B

0.86

0.71

-0.8

0.8

-0.976

C

0.86

0.71

-0.5

0.8

-0.793

D

0.86

0.71

0.8

0.8

0

E

0.86

0.71

-0.3

0.8

-0.732

b) Toiture :
Zone

Cd

qdyn
(KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

F

0.86

0.76

-1.3

0.8

-1.372

G

0.86

0.76

-1.0

0.8

-1.176

H

0.86

0.76

-0.8

0.8

-0.849

2éme

0.86

0.76

-1.0

0.8

-1.176

3éme

0.86

0.76

-0.6

0.8

-0.915

éme

0.86

0.76

-0.6

0.8

-0.915

4

MSM 12

Page 18

Partie A : Atelier 2014
 Vent sur pignon :
a) Toiture :
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

F

0.86

0.76

-1.45

0.8

-1.470

G

0.86

0.76

-1.85

0.8

-1.732

H

0.86

0.76

-0.62

0.8

-0.928

I

0.86

0.76

-0.6

0.8

-0.915

2éme cas : les deux portes ouvertes :
 Vent sur long pan et pignon:
a) Paroi verticale : les valeurs de la pression dynamique (qj) sont les même pour pignon
et long pan.
Pour paroi verticale à : Z=3.66 m et Z=7.32 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

A

0.86

0.61

-1.0

-0.5

-0.262

B

0.86

0.61

-0.8

-0.5

-0.157

C

0.86

0.61

-0.5

-0.5

0

D

0.86

0.61

0.8

-0.5

-0.681

E

0.86

0.61

-0.3

-0.5

0.104

Pour paroi verticale à : Z = 10.98 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

A

0.86

0.69

-1.0

-0.5

-0.296

B

0.86

0.69

-0.8

-0.5

-0.178

C

0.86

0.69

-0.5

-0.5

0

D

0.86

0.69

0.8

-0.5

-0.771

E

0.86

0.69

-0.3

-0.5

0.118

MSM 12

Page 19

Partie A : Atelier 2014
Pour paroi verticale à : Z = 12 m
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

A

0.86

0.71

-1.0

-0.5

-0.305

B

0.86

0.71

-0.8

-0.5

-0.183

C

0.86

0.71

-0.5

-0.5

0

D

0.86

0.71

0.8

-0.5

-0.793

E

0.86

0.71

-0.3

-0.5

0.122

b) Toiture :
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj (KN/m²)

F

0.86

0.76

-1.45

-0.5

-0.620

G

0.86

0.76

-1.85

-0.5

-0.882

H

0.86

0.76

-0.62

-0.5

-0.078

I

0.86

0.76

-0.6

-0.5

-0.065

 Vent sur pignon
a) Toiture :
Zone

Cd

qdyn (KN/m²)

Cpe

Cpi

qj
(KN/m²)

F

0.86

0.76

-1.3

-0.5

-0.522

G

0.86

0.76

-1

-0.5

-0.326

H

0.86

0.76

-0.45

-0.5

-0.032

2éme

0.86

0.76

-1

-0.5

-0.326

éme

0.86

0.76

-1

-0.5

-0.326

éme

0.86

0.76

-0.6

-0.5

-0.065

3
4

Les figures ci-après illustrent la répartition des pressions du au vent en (KN/m 2) sur les parois
verticales et la toiture dans les deux sens respectivement (long pan et pignon) :

MSM 12

Page 20

Partie A : Atelier 2014

A

VLomg pan

-0.793

B

C

19.20m

36m

0

Vpignon

4.8m
60m

Ou

-0.976

-0.732

-1.09

A

-1.09

B

-0.976

C
-0.793

Figure II-7 : Répartitions des pressions sur les parois verticales- Dans les deux directions

-1.17(G)
-1.37(F)

-1.176(2éme)
-0.849(H)

-0.915(3éme)

-0.915(4éme)

12.30m

15.23m

15.23m

15.23m

0

2.93m

-0.732

Vlong pan

Figure II-8 : Répartitions des pressions sur la toiture- Direction du vent long pan

MSM 12

Page 21

Partie A : Atelier 2014
52.5m

-0.915(I)

6m

-0.928(H)

-1.407(F) -1.73(G)

7.5m

7.5m

1.5m

Figure II-9 : Répartitions des pressions sur la toiture- Direction du vent pignon

II-4- Détermination de la force de frottement :
Une force complémentaire doit être introduite pour les constructions allongées de
catégorie I pour tenir compte du frottement qui s’exerce sur les parois parallèles à la direction
du vent.
Ffr=∑ (qdyn (zj) x Cfr.j x Sfr.j)
Avec :
Cfr.j : le coefficient de frottement pour l’élément de surface j.
Sfr.j : l’aire de l’élément de surface j.
On a un état de surface très rugueux (nervures) alors Cfr.j =0.04.
b=60m; d= 60m; h=12m

L’un des conditions est satisfait.
 Vent sur pignon :
a) Paroi vertical :
Sfr= dxh

MSM 12

Page 22

Partie A : Atelier 2014

Ffr=18.49K N
b) Toiture :
Sfr = (somme des longueurs des développées de la toiture) x d
Sfr1=60x60=3600 m2
Ffr=109.44 KN
c) Totale :
Ffr = Ffr + Ffr
Ffr = 127.93KN

II-5-Conclusion:
L’étude climatique de notre ouvrage nous a permet de déterminer tous les efforts agissant sur
la structures (efforts de vent , et de la neige) et ensuite les intégrer pour le dimensionnement
des éléments principales et secondaires

MSM 12

Page 23

Partie A : Atelier 2014

ETUDES DES ELEMENTS SECONDAIRE
III-1- Introduction :
Dans ce chapitre, on va vérifier la résistance des profilés choisis, aux différents efforts.
Les éléments concernés par cette étude sont : les pannes, les potelets, les lisses de bardage.
Les formules de vérification utilisées sont tirées de ‘l’EUROCODE 3 PARTIE 1’ règles de
conception et de calcul des structures en acier.

III-2- calculs des pannes:
III-2-1-Hypothèse de calcul :
Les pannes sont des profils en I ou U qui ont pour fonction de supporter la couverture elles
sont disposées parallèlement à la ligne de faitage dans le plan de versant
-

Chaque panne repose sur 2 appuis de distance L=6m
L’entraxe entre les pannes d=1,50m.
On dispose de 11 lignes de pannes sur chaque versant de toiture.
La pente de chaque versant est α=10°.
Les pannes sont en acier S235JR.

Figure III -1 : schéma disposition des pannes sur la ferme

MSM 12

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Partie A : Atelier 2014
III -2-2-Détermination de sollicitation :
Z
Panne
Versant

Qy
Qz

Y

q
α
Figure III -2 : Disposition d’une panne sur un versant

 Charge permanente :
Poids propre de panneaux sandwiche +accessoires : Gps= 0.17 x1.5 = 0.255 KN/m.
Poids propre de la panne (IPE) : GP = ? a déterminer.
 surcharge climatique :
a) Charge de la neige :
S= 0.127 x 1.5 =0.190 KN/m
b) Charge du vent : on a qj=-1.732 KN/m2
W =qj x1.5 = -2.598KN/m
 Surcharge d’entretien (d’exploitation):
La surcharge d’entretien (P= 1 KN) est transformée en surcharge uniformément repartie pour
des raisons de calcul, en égalisant les deux moments maximaux du a Q et aux charges
ponctuelle P.

 Combinaison à l’ELS :
T=Gj+Qj
T=G+0.9ΣQj
yy’: → Gsinα+S sinα =0.255sin10+0.190sin10 = 0.075 KN/m
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Gsinα+Q sinα =0.255sin10+0.444sin10= 0.118 KN/m = Ty
Ty= 0.118 KN/m
zz’ → Gcosα + W =0.2555cos10-2.598= -2.348 KN/m = Tz
Gcosα +Q cosα=0.2555cos10+0.444 cos10=1.312 KN/m
Tz= -2.348 KN/m

III-2-3- Pré dimensionnement des pannes :
Dans notre cas on à une poutre posé sur 2 appuis simples et une charge uniformément
répartie donc la flèche est :

Ce qui correspond à : IPE 160
 Caractéristiques : de la panne en IPE 160
h(mm)

b(mm)

tw(mm)

tf(mm)

r(mm)

d(mm)

p(Kg/m)

160

82

5,0

7,4

9,0

127.2

15,8

A(cm2)

Iy(cm4)

iy(cm)

Wpl,y(cm3)

Iz(cm4)

iz(cm)

Wpl,z(cm3)

20,1

869.3

6,58

123,9

66,28

1,64

16,65

Tableau III-1 : Caractéristiques et dimensions l’IPE 160

III-2-4-Vérification de la flèche à l’ELS :
 Charge permanente :

 Combinaison à l’ELS :
yy’: → Gsinα+Q sinα =0.41sin10+0.444sin10= 0.14 KN/m = Ty
Ty=0.14 KN/m

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zz’ → Gcosα + W =0.41cos10-2.598= -2.19 KN/m= Tz
Tz= -2.19 KN/m

III-2-5-Vérification a la flexion bi-axial a l’ELU:
 Combinaison à l’ELU :
F=1.35Gj+1.5Qj
F=1.35G+0.9Σ1.5Qj
yy’: → 1.35Gsinα+1.5S sinα =1.35x(0.41sin10)+1.5x(0.190sin10) = 0.145 KN/m
1.35 Gsinα+1.5Q sinα =1.35x (0.41sin10) +1.5x (0.444sin10) = 0.210 KN/m= Fy
Fy = 0.21 KN/m
zz’ → Gcosα +1.5 W =0.41cos10-(1.5x2.598)= -3.490 KN/m = Fz
1.35 Gcosα +1.5S cosα=1.35x0.415cos10+1.5(0.190) cos10= 0.828 KN/m
Gcosα +Q cosα=0.41cos10+1.5(0.444 cos10)=1.20 KN/m
Fz = -3.49 KN/m
 Classe de la section transversale :

Sollicitation : On a une flexion bi axiale (flexion composée seule).
On doit vérifier la formule suivante :

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III-2-6- vérification de la résistance à l’effort tranchant :
Pour cette vérification on utilise la condition suivante :

Profil en I :
2

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III-2-7- vérification au déversement :
Pour cette vérification on utilise la condition suivante : (EC3 ; Formule 5.48 page 176).

Msd = MySd= 15.70 KN.m
Mb.rd=
βW = 1 ( section de classe I )
avec xLT ≤ 1

xLT =
ФLT = 0.5 x [ 1+ αLT x (

- 0.2 ) +

]

αLT = 0.21 ( profil laminé )
=

.

et

λ1=93.9ε =93.9

λLT =
Mcr= C1

{[ [



+

+(C2zg)²]0.5 – C2 zg} ; avec

k=kw=1 ( pas d’encastrement aux extrémités )
C1 = 1.132

C2=0.459

Iw=
AN:
hs = h – tf =0.1526 m
Iw = 3.97 x10-9 m6
zg = h/2= 0.08 m
Mcr = 10.68 KN.m
λLT = 1.65
ФLT = 2.01
xLT = 0.31<1
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Mb.rd = 8.20 KN.m

Les pannes ne résiste pas au déversement donc en propose des liens a mi-portée pour crée un
appui latérale qui reprennes 10 % du moment critique :

Ce qui correspond à cornier :

Msd = MySd= 15.70 KN.m
Mcr = 24.07 KN.m
λLT = 1.09
ФLT = 1.18
xLT = 0.61<1
Mb.rd = 16.14 KN.m

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III-4-calcul des lisses de bardage :
III -4-1-hypothèse de calcul :
Les lisses de bardage sont constituées de poutrelles (IPE, UAP) ou de profils minces
pliés . Disposé horizontalement, elles portent sur les poteaux de portique ou éventuellement
sur des potelets intermédiaires. L’entraxe des lisses est déterminé par la porté admissible des
bacs de bardage.
La lisse de bardage la plus sollicitée à les caractéristiques suivantes :
 La portée suivant long pan : l=6m
 L’écartement entre les lisses : d=1.5m
 Chargement uniforme suivant les deux axes
 La lisse est déposée sur deux appuis simples
G
W
z'
z

y'
Figure III-3 : Disposition de la lisse de bardage

III -4-2-détermination de sollicitation :
 Suivant l’axe ’ : charge permanente ;
Poids propre de bardage panneaux sandwiche : Gps=0.17 1.5=0.25KN/m
Poids propre de la lisse en(UAP) : Gl= ? à déterminer
T=GT=Gps+Gl KN/m
 Suivant l’axe ’ : effet de vent ;
F=W= -1.63 KN/m

III -4-3-pré dimensionnement de la lisse de bardage :
On dimensionne la lisse de bardage sous la condition de la flèche «

»;

Ce qui correspond à un UAP130
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 Caractéristiques de profil UAP 130 :
h(mm)

b(mm)

tw(mm)

tf(mm)

r(mm)

d(mm)

p(Kg/m)

130

55

6

9.5

9,5

92

13.7

A(cm2)

Iy(cm4)

iy(cm)

Wpl,y(cm3)

Iz(cm4)

iz(cm)

Wpl,z(cm3)

17.5

459.56

5.12

83.58

51.34

1.71

25.64

Tableau III-2 : Caractéristiques et dimensions UAP 130

Alors le poids de la lisse est :

III -4-4--Vérification de la flèche à ELS :
 Suivant l’axe

: charge permanente

La flèche suivant l’axe

n’est pas vérifiée

A cause de la grande portée de la lisse de bardage, son poids propre a crée une flèche
maximale qui dépassera sa flèche admissible donc on va ajouter les liernes au milieu de la
lisse pour diminuer sa flèche.
T=0.387KN/m

L/2=3m

L/2=3m

Figure III -4 : Disposition des liernes

 Suivant l’axe

’ : effet de vent
F=W= -1.63 KN/m

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III -4-5 –Vérification la résistance de la lisse a l’effort tranchant :
 Combinaison des charges à ELU
 Suivant l’axe
Poids propre G= poids propre de panneau sandwiche (

+ poids propre de la lisse (

T= 0.52 KN/ m

 Suivant l’axe


F= -2.34 KN/m

a) Calcul de l’effort tranchant :

b) Calcul de la résistance plastique au cisaillement :

Profil en U :
2

il n’est pas nécessaire de réduire les résistance au
cisaillement
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III -4-6-Vérification de la lisse de bardage à la flexion bi axiale:
Sollicitation : On a une flexion bi axiale (flexion composée seule)
On doit vérifier la formule suivante :

III-4-7- Dimensionnement des liens de lisses :
a) effort de traction dans le tronçon de lien L1
Rc = F d/2 = (2.34 x 1.5) /2 = 1.75 KN
T1=Rc /2 = 0.87
Ti+1=Ti+Rc
tngθ= 1.5/ 3= 0.5 donc θ=26.56°
T7= T6/2 cosθ = 5.38

Figure III-5 : Disposition des tirants

Ti

T1

T2

T3

Les valeurs(KN)

0.87

2.62

4.37

T4
6.12

T5

T6

T7

7.87

9.62

5.38

Tableau III-3 : Les efforts transmettre par les tirants

Le tronçon le plus sollicité est le tronçon L6  il faut vérifier que :

mm

 Soit une barre ronde de diamètre   10mm .
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