Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un établissement hospitalier ...

122 Pages·2010·2.96 MB·French

PROJET DE FIN D’ETUDE

Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un
établissement hospitalier

Rapport

Auteur : Metz Marie- Laure, INSA STRASBOURG, Génie Civil
Tuteurs ICAT :
M. Waltisperger : gérant BET ICAT (Pfastatt,68)
M. Yousfi : ingénieur, INSA 2008
Tuteur INSA : M. Zink

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Metz Marie Laure Génie Civil 5ème année
Sommaire
PROJET DE FIN D’ETUDE 1
Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un établissement hospitalier 1
Rapport 1
Sommaire 1
Liste des figures 6
Liste des symboles 9
Remerciements 11
Introduction 13
1. Présentation de l’ouvrage 1
1.1 Le projet 1
1.1.1 Implantation du bâtiment 1
1.1.2 Caractéristiques 2
1.2 Les différents acteurs du projet 3
1.3 Planning du projet 4
2. Charges et descente de charges 4
2.1 Détermination des charges 4
2.1.1 Charges permanentes 4
2.1.2 Charges d’exploitation 4
2.1.3 Charges de neige 5
2.1.4 Charges de vent 5
2.1.5 Contreventement 5
2.2. Descente de charges 5
3. Comparaison BAEL/Eurocode 2 6
3.0. Charges et matériaux EC2 /BAEL 4
3.0.1 Charges –EC2 4
3.0.1. Charges - BAEL 5
3.0.2 Combinaison de charges – EC2 6
3.0.2 Combinaisons de charges –BAEL 7
3.0.3 Synthèse et comparaison des charges et combinaisons de charges 9
3.0.4 Matériaux – EC2 10
3.0.4 Matériaux - BAEL 11
3.0.5 Vérification au feu (NF EN 1992-1-2 clause 5.4.2.2) 14
3.0.5 Vérification au feu – DTU FEU / règles FB 15
3.0.5 Récapitulatif – comparaison de la prise en compte des matériaux EC2-BAEL 17
3.1. Poutre : flexion simple 18

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Metz Marie Laure Génie Civil 5ème année
EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et
modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
un établissement hospitalier

3.1.1 ELU : détermination des armatures –EC2 18
3.1. Poutre : section rectangulaire 19
3.1.1 ELU : détermination des armatures –BAEL 19
3.1.2 ELS : vérification des contraintes – EC2 24
3.1.2 ELS : vérification des contraintes – BAEL 25
3.1.3 Effort tranchant – EC2 26
3.1.4 Bielle d’about – EC2 26
3.1.5 Dispositions constructives–EC2 26
3.1.3 Effort tranchant – BAEL 27
3.1.4 Bielle d’about – BAEL 27
3.1.5 Dispositions constructives–BAEL 27
3.1.6 Comparaison des deux règlements BAEL / Eurocode 2 28
3.2. Poutre continue, flexion simple –EC2 32
3.2.1 Calcul des moments 32
3.2. Poutre continue, flexion simple –BAEL 33
3.2.1 Calcul des moments 33
3.2.2 Détermination des sections d’armatures –EC2 38
3.2.3 Vérification des contraintes– EC2 38
3.2.4 Effort tranchant –EC2 38
3.2.2 Détermination des sections d’armatures – BAEL 39
3.2.3 Vérification des contraintes – BAEL 39
3.2.4 Effort tranchant -BAEL 39
3.2.6 Poutre continue à deux travées, flexion simple - Comparaison 40
3.3.1 Cas de dispense de la flèche – EC2 42
3.3. Calcul de la flèche d’une poutre en flexion simple- EC2 42
3.3.1 Cas de dispense de la flèche – BAEL 43
3.3.2Calcul de la flèche- BAEL – clause B.6.5.2 43
3.3. Calcul de la flèche d’une poutre en flexion simple - BAEL 43
3.3.2 Calcul de la flèche – EC2 44
3.4.1 Calcul en poutre – EC2 46
3.4 Dalles –EC2 46
3.4.1 Calcul en poutre – BAEL 47
3.4.2 Calcul en dalle - EC3 -BAEL 47
3.4 Dalles –BAEL 47
3.4.2 Calcul en dalle –EC2 48

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Metz Marie Laure Génie civil 5ème année
EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et
modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
un établissement hospitalier

3.4.1.7 comparaison des résultats BAEL /EC2 50
3.5.1.1 Tirant Principal –EC2 52
3.5.1.2 Aciers principaux inférieurs –EC2 52
3.5.1.5Armatures secondaires horizontales –EC2 52
3.5 Poutre-voile – EC2 52
3.5.1 Détermination des armatures 52
3.5.1.1- condition d’application - épaisseur minimale -BAEL 53
3.5.1.2Aciers principaux inférieurs -BAEL 53
3.5.1.3Armatures horizontales -BAEL 53
3.5 Poutre-voile – BAEL 53
3.5.1 Détermination des armatures 53
3.5.1.6 Armatures secondaires verticales –EC2 54
3.5.1.7 Suspente –EC2 54
3.5.1.4 Armatures verticales - BAEL 55
3.5.1.5 Charges appliquées à la partie inférieure de la paroi - BAEL 55
3.5.2 Comparaison 57
3.6Compression centrée – Poteaux – EC2 58
3.6.1 Vérification de la stabilité et calcul des armatures 58
3.64 Compression centrée – Poteaux – BAEL 59
3.6.1 Vérification de la stabilité et calcul des armatures 59
3.6.2 Dispositions constructives –EC2 60
3.6.3 Comparaison du Poteau P1 au R-1 62
3.7.1 Dimensions – EC2 64
3.7.2 Armatures – EC2 64
3.7.3 Vérification de non-poinçonnement – EC2 64
3.7 Semelle isolée –EC2 64
3.7.1 Dimensions – DTU 13.12 65
3.7.2 Armatures – DTU 13.12 65
3.7.3 Vérification de non-poinçonnement – DTU 65
3.7 Semelle isolée –DTU 13.12 65
3.7.6 Comparaison semelle isolée 66
3.8.1 Calcul de l’élancement lo 68
3.8.2 Calcul ELU 68
3.8.3 Dispositions minimales 68
3.8. Voile non armé –EC2 68

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modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
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3.8.1 Calcul de l’élancement lf 69
3.8.2 Calcul ELU 69
3.8.3 Dispositions minimales 69
3.8. Voile non armé –DTU 23.1 69
3.8.6 Comparaison : voile non armé 71
4. Modélisation parasismique PS92/EC8 72
4.1 Les règlements et leurs objectifs 72
4.1.1 Le PS92 72
4.1.2 L’EC8 72
4.2 Méthode générale et objectifs 73
4.3 Modèle 73
4.3.1 Généralités 73
4.3.2 Matériaux 74
4.3.3 Relâchements 75
4.3.5 Charges statiques- PS92 / EC8 75
4.2.6 Combinaisons de charges – sismiques PS92 76
4.2.5 Poussée des terres PS92- EC8 77
4.3 Analyse sismique 78
4.3.1 Coefficients à prendre en compte - PS92 78
4.3.5 Classe de ductilité -PS92 78
4.3.4 Coefficients à prendre en compte - EC8 79
4.3.5 Classe de ductilité -EC8 79
4.3.2 Coefficient de comportement q - PS92 80
4.3.6 Coefficient de comportement - EC8 81
4.3.3 Spectre de dimensionnement - PS92 82
4.4 Méthode de calculs 82
4.4.1 Analyse modale PS 92 et EC8 82
4.3.3 Spectre de réponse élastique –EC2 83
4.5 Résultats et comparaisons 84
4.5.1 Vérifications des déplacements et déformations 85
4.5.2 Vérification des poutres et poteaux 86
4.5.2.3 Vérification des poutres – PS92 / conditions d’équilibre et de résistance – EC8 89
4.5.4 Résistance des fondations – EC8 / PS92 97
4.5.5 Vérification des dalles 98
4.5.6 Vérification des diaphragmes horizontaux – EC8 98

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modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
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4.5.11 Vérification de compatibilité de déformation –PS92 11.8.2.3 99
Synthèse de la comparaison PS92 & EC8 100
5. Les limites du logiciel ROBOT 101
Conclusion 103
Avis Personnel 104
Bibliographie 105

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Metz Marie Laure Génie civil 5ème année
EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et
modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
un établissement hospitalier

Liste des figures

Figure 1.1.1 Plan masse [4] ..................................................................................................................... 1
Figure 3.0.4.1.1 Diagramme contrainte-déformation de l’acier- BAEL [2] ............................................ 11
Figure 3.0.4.2.4 Pivots A, B, C – EC2 [3] .............................................................................................. 12
Figure 3.0.4.2.3 Diagramme bilinéaire [1] ............................................................................................. 12
Figure 3.0.4.2.2 Diagramme parabole rectangle [1] .............................................................................. 12
Figure 3.0.4.2.1 Diagramme rectangulaire simplifié [1] ......................................................................... 12
Figure 3.0.4.3 Pivots A, B, C – BAEL [2] ............................................................................................... 13
Figure 3.0.4.2.2 Diagramme rectangulaire simplifié – BAEL [2] ........................................................... 13
Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatique ....................................................................................... 18
Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatique ....................................................................................... 19
Figure 3.1.1.3 Diagramme parabole rectangle- pivot B [3] ................................................................... 20
Figure 3.1.6.2 Schéma poutre isostatique ............................................................................................. 28
Figure 3.1.6.1 Localisation de la poutre [4] ........................................................................................... 28
Tableau 3.1.6.1 Comparaison des différentes méthodes ..................................................................... 29
Tableau 3.1.6.2 Comparaisons des méthodes BAEL- EC2 .................................................................. 30
Figure 3.2.1.1 Schéma poutre continue ................................................................................................ 32
Figure 3.2.1.1.1 Schéma g seul............................................................................................................. 32
Figure 3.2.1.1 Moment d’une poutre continue ....................................................................................... 33
Figure 3.2.1.1.2 Schéma q en travée 1 ................................................................................................. 34
Figure 3.2.1.1.3 Schéma q en travée 2 ................................................................................................. 34
Figure 3.2.1.2 Schéma poutre continue ................................................................................................ 35
– méthode de Caquot ............................................................................................................................ 35
Figure 3.2.6.1 Localisation de la poutre continue.................................................................................. 40
Figure 3.2.6.2 Schéma poutre continue ................................................................................................ 40
Tableau 3.2.6.2 Comparaison des résultats – armatures transversales ............................................... 41

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Metz Marie Laure Génie civil 5ème année
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modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à
un établissement hospitalier

Figure 3.3.1 Courbes l/d =f(ρ) -EC2 ...................................................................................................... 42
Figure 3.4.1 Schema dale EC2 ............................................................................................................. 46
Figure 3.4.1 Schéma dalle – BAEL ....................................................................................................... 47
Tableau 3.4.1.7 Comparaison des résultats EC2 BAEL pour une dalle portant sur deux cotés ......... 50
Figure 3.4.1.7 Dalle portant dans les deux directions ........................................................................... 50
Tableau 3.4.1.7.2 Comparaison des résultats BAEL /EC2 pour une dalle portant sur quatre cotés .... 51
Figure 3.5.1.2 Aciers principaux ............................................................................................................ 52
Figure 3.5.1.5 Armatures secondaires horizontales .............................................................................. 52
Figure 3.5.1.2 Aciers principaux ............................................................................................................ 53
Figure 3.5.1.3.1 Réseau inférieur .......................................................................................................... 53
Figure 3.5.1.6 Armatures secondaires verticales .................................................................................. 54
Figure 3.5.1.3.2 Réseau supérieur ........................................................................................................ 55
Figure 3.6.1.4 Schéma de calcul de l’analyse générale ........................................................................ 61
Figure 3.6.3.1 Localisation du poteau [4] .............................................................................................. 62
Figure 3.6.3.2 Schéma du Poteau ......................................................................................................... 62
Tableau 3.6.3 Synthèse et comparaison .............................................................................................. 63
Tableau 3.7.6 comparaison des résultats obtenus................................................................................ 66
Figure 3.7.6.1 Localisation de la semelle [4] ......................................................................................... 66
Figure 3.7.6.2 Schéma de la semelle .................................................................................................... 66
Figure 3.8.6 Localisation du voile [4] ..................................................................................................... 71
Tableau 3.8.6 effort normal admissible dans les voiles non armés ...................................................... 71
Figure 4.3.1.1 Partie 1 ........................................................................................................................... 73
Figure 4.3.1.2 Partie 2 ........................................................................................................................... 73
Figure 4.3.1.2 Maillage partie 1 ............................................................................................................. 74
Figure 4.2.5 Poussée des terres ........................................................................................................... 77
Figure 4.3.3 Spectre de dimensionnement normalisé –PS92 [5] .......................................................... 82
Figure 4.4.1 Pourcentage de masse cumulée partie 1 ......................................................................... 82

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un établissement hospitalier

Figure 4.3.3.2 spectre de réponse élastique – type 2 EC8 [6] ............................................................. 83
Tableau 4.5.1 Synthèse des vérifications PS92 et EC8 ........................................................................ 84
Figure 4.5.1.1 Déplacements sous combinaisons ACC+ ...................................................................... 85
Tableau 4.5.2.1 Extrait du tableau comparaison des contraintes normales Ec8- PS92 ....................... 87
Tableau 4.5.2.2 Vérification poteau 184 ................................................................................................ 88
Figure 4.5.2.3 Schéma pour la vérification des poutres ........................................................................ 89
Tableau 4.5.8 Vérification poutre 338 ................................................................................................... 89
Figure 4.5.3.1 Voile n°74 ....................................................................................................................... 91
Figure 4.5.3.2.1 Flexion composée ....................................................................................................... 93
Figure 4.5.3.2.2 Efforts horizontaux ...................................................................................................... 93
Tableau 4.5.3.2.4 Résultats poutre-voile 140 et voile 1485 ................................................................. 94

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Liste des symboles

Remarque : symbole EC2, nom, symbole BAEL

Gkj, sup : valeur caractéristique de l’action permanente défavorable, Gmax
Gkj, inf : valeur caractéristique de l’action permanente favorable, Gmin
Icf : moment d’inertie de la section droite fissurée (section homogène réduite)
Mcr moment de fissuration, Mf
MEd moment fléchissant ultime, Mu
M0e moment du premier ordre équivalent,
M0Ed : moment du premier ordre (à l’ELU) tenant compte des imperfections géométriques,
MOEqp moment de service du premier ordre sous la combinaison d’actions quasi permanente (ELS)
NB charge de flambement évaluée sur la base de la méthode de la rigidité nominale
NEd effort normal de compression à l’ELU, Nu
Qki, valeur caractéristique d’une action variable, valeur caractéristique des actions variables
« d’accompagnement », Qi
VEd effort tranchant de calcul à l’ELU dû aux charges appliquées, Vu
VRd, c effort tranchant résistant de calcul d’un élément sans armatures d’effort tranchant
VRd, max effort tranchant de calcul maximal pouvant être supporté sans provoquer l’écrasement des
bielles de béton comprimé
VRd, s effort tranchant de calcul pouvant être supporté par un élément avec armatures d’effort
tranchant travaillant à la limite d’élasticité
bt largeur moyenne de la zone tendue d’une section, b0
bw largeur d’une section rectangulaire, largeur de l’âme d’une section en T, b0
cmin enrobage minimal
cmin, b enrobage minimal vis-à-vis des exigences d’adhérence
cmin, dur enrobage minimal vis-à-vis des conditions d’environnement
cnom enrobage nominal
d distance du centre de gravité des armatures tendues à la fibre la plus comprimée d’une section
droite, hauteur utile des armatures les plus proches de la face supérieure
fcd contrainte de compression du béton correspondant à la partie rectiligne du diagramme parabole-
rectangle, fbu
fck résistance caractéristique à la compression du béton à 28 jours, fc28
fcm résistance moyenne à la compression du béton à 28 jours
fctd résistance de calcul en traction du béton
fctk , ,005 résistance caractéristique à la compression d’ordre 0,05
fctk, ,095 résistance caractéristique à la compression d’ordre 0,95
fctm résistance à la traction du béton à 28 jours, ft28
fcu contrainte uniforme de compression du béton, fbu
fyd résistance de calcul des armatures (limite d’élasticité), fed
fyk limite d’élasticité des aciers, fe
fywd résistance de calcul des armatures d’âme (limite d’élasticité), fetd
fywk limite d’élasticité des aciers transversaux fet

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