Conception et Dimensionnement des Bâtiments Mixtes Acier-Béton selon l’Eurocode 4 & Elaboration d’un Logiciel de Calcul et de Vérification

Projet de fin d’Études sous thème: Conception et Dimensionnement des Bâtiments Mixtes Acier-Béton selon l’Eurocode 4  &  Élaboration d’un Logiciel de Calcul et de Vérification:

Conception et Dimensionnement des Bâtiments Mixtes Acier-Béton selon l’Eurocode 4  &  Elaboration d’un Logiciel de Calcul et de Vérification

Présentation:

Un élément structural de construction est défini comme mixte acier-béton s’il associe les deux matériaux de manière à tirer le meilleur parti de cette association. L’idée de base est similaire à celle exploitée en béton armé. Toutefois, en construction mixte, la solidarisation entre les composants de la section constituée de deux matériaux différents n’est très généralement pas obtenue par adhérence (cas du béton armé) mais au moyen d’organes de liaison, appelés connecteurs. C’est cette connexion, troisième composant de la construction mixte, qui assure l’action composite d’une section faite de deux matériaux. Le rôle majeur de la connexion est d’empêcher, ou à tout le moins limiter, le glissement tendant à se produire à l’interface acier-béton sous l’effet des actions extérieures et de transmettre les efforts entre la partie acier et la partie béton de la section mixte. En d’autres termes, une section mixte tend à se comporter comme une section monolithe. Ainsi, une section en acier entourée de béton dont la seule fonction est l’enrobage ne relève pas à proprement parler de la construction mixte.

Parmi les éléments de construction mixte du bâtiment, on relève : La dalle mixte obtenue en coulant du béton sur des bacs en acier nervurés et à parois minces, où la connexion est assurée par adhérence (dans certains cas) et par action mécanique, parfois complétée par des ancrages mécaniques discrets; La poutre mixte, dans laquelle l’action composite entre une dalle en béton (dalle coulée en place ou préfabriquée ou dalle mixte) et une section en acier (avec ou sans enrobage de béton) est assurée par des dispositifs mécaniques tels que les goujons à tête, Le poteau mixte comportant soit une section en acier totalement ou partiellement enrobée de béton ou une section tubulaire en acier remplie de béton (éventuellement armé), pour laquelle la connexion est mobilisée par la mise en oeuvre d’effets ou de dispositifs cités plus haut.

La pratique actuelle en Europe montre clairement que la construction mixte peut être compétitive, en terme de coût global, vis-à-vis tant des constructions en acier que des constructions en béton. Pour les bâtiments à étages multiples, ceci est vrai notamment en 

cas de grandes portées (12 à 15 m) entre poteaux, de dalles de longues portées ou encore

lorsqu’il s’agit de construire rapidement et simplement, par exemple sans étais.

Dans le domaine des bâtiments, la solution mixte peut présenter des avantages mécaniques, économiques et architecturaux.

Les principaux avantages structuraux de la construction mixte sont :

Une réduction du poids de la structure, à chargement égal;

--- Une augmentation de la rigidité flexionnelle du plancher ou de la poutre;

--- Une réduction de la hauteur des planchers, d’où la réduction de la hauteur totale du bâtiment pour un nombre d’étages fixé;

--- Une augmentation de la résistance au feu;

--- Une réduction de la durée de construction.

Conception et Dimensionnement des Bâtiments Mixtes Acier-Béton selon l’Eurocode 4  &  Elaboration d’un Logiciel de Calcul et de Vérification

INTRODUCTION:

Dans le but de mettre en évidence l’intérêt du concept de mixité dans la construction des bâtiments Multi-étagés, ce projet de fin d’études consiste à :
- Élaborer un guide de conception et de dimensionnement des bâtiments mixtes Acier-Béton.
- Développer un logiciel de vérification des éléments mixtes selon l’Eurocode 4.
Le présent rapport est organisé selon quatre chapitres principaux :

Premier chapitre:

Le premier chapitre justifie l’intérêt de la solution mixte pour la conception des bâtiments

Multi-étagés et donne une description des différents éléments mixtes utilisés en bâtiment.

Deuxième chapitre:

Le deuxième chapitre met en évidence les vérifications devant être menées pour satisfaire les différentes exigences de calcul et couvrant tous les états limites. A cet égard, cinq

situations de sollicitation ont été vérifiées :
- Élément poteau soumis à :
     􀀹 Une compression simple.

     􀀹 Une compression + flexion.
- Élément poutre soumis à :
     􀀹 Un moment fléchissant.
     􀀹 Un effort tranchant.

     􀀹 Une interaction de moment fléchissant et d’effort tranchant.

Troisième chapitre:

Le troisième chapitre présente le logiciel de Vérification des Section Mixtes Acier-Béton
« VSMAB », développé à l’aide de Microsoft Visuel Basic.Net.  L’illustration des différentes
interfaces de calcul et rapports de sorties est accompagnée d’une étude comparative entre
trois variantes à savoir : une variante en béton armé, une seconde en charpente métallique et une troisième en construction mixte.

Quatrième chapitre:

Le quatrième chapitre  aborde les détails d’assemblage des éléments structuraux.

CONCLUSION ET PERSPECTIVES:

En guise de conclusion, le principe de la conception des bâtiments Multi-étagés en éléments mixtes Acier-Béton consiste à tirer le meilleur parti de l’association de ces deux matériaux différents tant sur le plan de fonctionnement structural que celui du coût de construction.
L’étude comparative entre les trois variantes à savoir Béton Armé, Charpente Métallique et Construction Mixte Acier-Béton, élaborée à l’aide des logiciels ROBOT Millenium, RDM6 et VSMAB, a permis d’établir les constatations suivantes:
- Conception d’un plancher avec une épaisseur totale réduite de 30 % par rapport à la variante BA et de 7.5 % par rapport à la variante CM, ce qui induit un gain appréciable au niveau de la hauteur sous plafond;
- Le poids mort d’un plancher d’étage est réduit de 76 % par rapport à la variante BA et de 15 % par rapport à la variante CM;
- Une réduction de la section totale des poteaux qui peut aller jusqu’à 83 % par rapport à la variante BA et 1.4 % par rapport à la variante CM.
- Une réduction de la flèche totale des poutres qui peut atteindre les 44 % par rapport à la variante CM.Le logiciel VSMAB satisfait aux exigences de calcul aux états limites des éléments mixtes avec trois variantes de section de poteau. En effet, il s’est avéré très flexible notamment dans la facilité de saisie des données que dans la simplicité des interfaces et résultats de calculs, menés en un temps optimale.
Comme perspectives, l’ajout d’une base de données de profilés ainsi que la possibilité de définir les combinaisons de charges rendra ce logiciel intégré et interactif encore plus complet.

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ANNEXE: 
Bibliographie: 
CHAPITRE II - EXIGENCES DE CALCUL ET DIMENSIONNEMENT: 
CHAPITRE III - LOGICIEL ET ETUDE DE CAS: 
CHAPITRE IV - ASSEMBLAGES: 
Liste des annexes: 
LISTE DES FIGURES: 
LISTE DES TABLEAUX: 
TABLE DES MATIÈRES: 
Présentation PowerPoint: 

Voir aussi:
PFE SOUS THÈME: AMÉNAGEMENT URBAIN DE LA ZONE TOURISTIQUE CHRIFIA À MARRAKECH.
PFE: ANALYSE DES RISQUES DANS LE BÂTIMENT & ÉLABORATION D’UN MANUEL DE SÉCURITÉ.


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