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Etude comparative entre deux systèmes de contreventements en X et portique auto

Etude comparative entre deux systèmes de contreventements en X et portique auto stable REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL En vue de l’obtention du diplôme de Master Académique en Génie Civil OPTION : construction métallique Dirigé par: Mr MISSOUM Etudié par : Mr BELHOCINE SADEK Dédicace Dédicace Dédicace Dédicace A mes parents dont le rêve était toujours de A mes parents dont le rêve était toujours de A mes parents dont le rêve était toujours de A mes parents dont le rêve était toujours de me voir réu me voir réu me voir réu me voir réussir , qu'ils ssir , qu'ils ssir , qu'ils ssir , qu'ils sachent que leur place sachent que leur place sachent que leur place sachent que leur place dans mon cœur et ma pensée reste et demeure dans mon cœur et ma pensée reste et demeure dans mon cœur et ma pensée reste et demeure dans mon cœur et ma pensée reste et demeure immense immense immense immense A toute ma famille et tout mes amis' A toute ma famille et tout mes amis' A toute ma famille et tout mes amis' A toute ma famille et tout mes amis'' ' ' ' mitmit , daki mitmit , daki mitmit , daki mitmit , daki .......,djema3a .......,djema3a .......,djema3a .......,djema3a Zina Zina Zina Zina''' ''' ''' ''' A mes collègue de promotion A mes collègue de promotion A mes collègue de promotion A mes collègue de promotion Mon promoteur, son Mon promoteur, son Mon promoteur, son Mon promoteur, son oublier oublier oublier oublier tous mes tous mes tous mes tous mes enseignants aux quels j'exprime mon enseignants aux quels j'exprime mon enseignants aux quels j'exprime mon enseignants aux quels j'exprime mon profond profond profond profond respect respect respect respect Et à tout ceux qui me sont chers. Et à tout ceux qui me sont chers. Et à tout ceux qui me sont chers. Et à tout ceux qui me sont chers. 1 Introduction générale Chapitre I : Notion sure la construction métallique ............................................................... 02 Chapitre II : Généralité sur les contreventements ................................................................. 07 Chapitre III: Aperçu sur les effets sismiques .......................................................................... 25 Chapitre IV: présentation, pré dimensionnement de l'ouvrage charge et surcharge ........ 36 Chapitre V: Etude sismique .................................................................................................... 46 Chapitre VI: Récolte et discutions des résultats ...................................................................... 79 Conclusion générale Bibliographie Introduction générale : La construction métallique a connu ces dernières années un essor important puisqu’elle a montré qu’elle peut être économique à souhait et présente un certain nombre d’avantages indéniables par rapport aux constructions classiques. Dans le but d’aller de l’avant, les concepteurs redoublent d’effort pour trouver des systèmes plus performants et répondant à un souci économique de plus en plus exigeant. La stabilité latérale de ces constructions constitue le problème primordial. Nous l’avons appris à nos dépends lors des différents tremblements de terre enregistrés. Dans ce type de construction, cette stabilité est assurée par différents systèmes de contreventement en amélioration perpétuelle. Parmi les structures dissipatives résistantes aux séismes, il existe essentiellement trois systèmes structuraux : - Les structures en portique auto stable : Dans ce type de structure, la résistance aux forces horizontales est assurée principalement par la flexion des poteaux et des poutres. Le principal inconvénient de ces structures très dissipatives est le comportement flexible pouvant favoriser leur mise en résonance avec le sol. - les structures à palées triangulées centrées : Ce sont des structures pour lesquelles l’intersection des barres du système de contreventement coïncide avec le milieu des éléments porteurs et ou avec les jonctions poteaux-poutres. Pour ce genre de structure la stabilité latérale est assurée soit par les diagonales tendues (contreventement en X), soit par la combinaison simultanée des diagonales tendues et comprimées (contreventement en V et V renversé). Ces structures manifestent un meilleur comportement comparativement aux structures contreventées par cadres auto stables. - les structures à palées excentrées : Dans ce type de structure, l’intersection des barres de contreventement peut se localiser à n’importe quel point de la poutre selon la configuration adoptée. Ces systèmes de contreventement, toujours en cour d’investigation, s’avèrent plus performants que les systèmes de contreventement traditionnels. Notre étude ne concerne cependant que le système de contreventement à palées triangulées centrées en X .et portique auto stable Elle a pour principaux buts la comparaison entre les deux système calculés pour un bâtiment à étages et à usage habitation CHAPITRE I Notions sur la construction métallique 2 I.1. Introduction Bien que le fer soit connu dés les premiers temps de la présence de l’Homme sur terre, à cette époque et même à une époque pas très loin sont utilisation se limite à l’utilisation militaire. Leur utilisation en tant que composants principaux des structures est relativement récente. La Révolution industrielle en a fourni à la fois les moyens et les besoins. La fusion du coke et l'énergie due à la vapeur permirent une augmentation importante de la production de fer et les bâtiments d'usines furent les premiers à faire appel à l'utilisation de ce matériau en structure, pour remplacer le bois. Et le fer fut utilisé de façon de plus en plus importante dans la construction de bâtiments à étages. Figure I.1 : Une construction métallique I.2. Historique de la construction Métallique Le fer a commencé à faire son apparition comme un vrai élément de construction CHAPITRE I Notions sur la construction métallique 3 au 18eme siècle, alors que les matériaux usuels à cette époque étaient le bois et la pierre. Avec l’introduction du fer comme élément de construction en 19eme siècle, les méthodes de conception furent bouleversées. Le concepteur ne travailla plus en effet avec des éléments singuliers, en fonte, moulés en atelier, mais avec des profilés standards en I, T, L, H, etc., dont l’assemblage permettait d’obtenir les solutions recherchées. Ce passage d’éléments uniques à des produits standardisés ne fut possible que grâce aux nombreux développements effectués dans le domaine des chemins de fer. Ce succès ne fut possible que grâce à l’introduction massive du rivet comme moyen d’assemblage, qui permettait une combinaison presque illimitée des produits de bases. Ces nouveaux moyens d’assemblage permirent une architecture révolutionnaire utilisant le fer. Figure I.2 : La tour d’Eiffel réalisé en 1886 en construction métallique Les progrès techniques dans le domaine sidérurgique contribuèrent à l’apparition d’un nouveau matériau, l’acier, qui devait une nouvelle fois révolutionner le domaine de la construction métallique, avec l’apparition de la soudure et de profilés de plus grande longueur, supérieure à 6 m. L’utilisation de l’acier devint ainsi de plus en plus massive en cette fin de 19eme siècle. En début de 20eme siècle l’acier a connue une forte concurrence du béton. L’engouement pour ce nouveau matériau entraîna une baisse significative du nombre d’ouvrages en métal construits durant cette période, cependant que de nombreux concepteurs contribuèrent à faire CHAPITRE I Notions sur la construction métallique 4 évoluer la construction métallique et à sensibiliser la profession sur ses avantages et sa rationalité. La situation était toute inverse en Amérique du nord où l’acier répondait de manière tout à fait satisfaisante à la création d’immeubles de grandes hauteurs à coût modéré, et fût utilisé massivement. A la fin de la 2eme guerre mondiale fût caractérisée par un besoin urgent de reconstruction et de rattraper le retard. La rapidité d’exécution, l’économie de moyens et la rationalité étaient alors des contraintes à respecter. La construction métallique répondait parfaitement à ces exigences, et pouvait bénéficier d’une industrie métallurgique très forte, développée pour des besoins militaires. L’acier fût dés lors massivement utilisé. Les années 70 furent marquées par un nouveau type architectural basé sur la mise en valeur de la haute technologie. Cependant il fallut attendre les années 80 pour entrevoir les premiers signes d’une architecture inventive, caractère de la construction en acier d’aujourd’hui (carénage continu, forme d’ailes d’avion ou de bateau, utilisation de mâts et habillage de verre et d’acier). I.3. Avantages et inconvénients de l’acier I.3.1. Avantages a) Avantage pour les constructeurs et les consommateurs Un comportement ductile, qui correspond a de grandes capacités de déformation, est très intéressant pour résister aux séismes. Une grande flexibilité. Des structures légères (la meilleure proportion entre résistance et poids). Durée d’exécution petite avec un cout moins cher par rapport à d’autres constructions. La possibilité de fabriquer intégralement (sur mesure) les éléments d’ossature en atelier avec une grande précision et une grande rapidité. Facilité de mise en œuvre sur le chantier (les opérations sur site de travail sont limitées à des assemblages) La grande résistance de l’acier à la compression et la traction ce qui permet de réaliser des éléments de grandes portées. Moins de déchets et de pertes pendant la réalisation. La possibilité de la modification même après la réalisation. CHAPITRE I Notions sur la construction métallique 5 b) Avantage sur l’environnement L’acier est un matériau 100% recyclables. Pas d’impacte négatif sur l’environnement. les structures uploads/Ingenierie_Lourd/ belhocine-sadek.pdf