rapport pfe bellamine hafidi

8/16/2019 Rapport Pfe Bellamine Hafidi

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i

Dédicace Sara


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ii

Dédicace Ikram


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iii

REMERCIMENTS

Qu’il nous soit permis tout d’abord de présenter nos vifs remerciements aux

enseignants du département génie civil, qui œuvrent inlassablement pour

rehausser et préserver la bonne image de l’EMI.

Nos remerciements respectueux vont également au Pr. M. ZOUKAGHE pour sa

bienveillante sollicitude et son encadrement exemplaire.

Nous tenons à exprimer nos prof onds remerciements et respects auxPr. A.

BOUYAHYAOUI, Pr. M. L. ABIDI, et Mr S. ZEMMOURI pour leur parrainage, et

leur suivi du travail riches en enseignements durant la période de notre stage.

Nous remercions par la même occasion, Melle Hanane BOUHMOUD, Melle Sofia

EL ALAMI, et Mr M. S. TOUNSI, ingénieurs à NOVEC pour leurs précieux conseils.

Nos remerciements les plus sincères à Mr ZAKARIA Abdellah, Chef du

Département Barrages à NOVEC, à Mr RAJI du LPEE pour leurs accueils

aimables.

Aussi nos gratitudes les plus vives à Mr. T. CHERRADI pour sa collaboration

précieuse.

Que Messieurs les membres du jury trouvent ici l’expression de nos respects lesplus distingués pour avoir bien voulu juger ce travail.


4/132

iv

RESUME

Le présent rapport a pour objectif d’élaborer une étude technico – économique de

solutions de fondations pour Hôtel Rif à Nador. Appuyée sur la conception et le

dimensionnement d’un bloc de l’hôtel.

Les données géotechniques du site du projet ont permis de déterminer les trois

solutions de fondations les plus adaptées, à savoir la substitution du sol, les

colonnes ballastées et la dalle sur pieux. Ce rapport concerne le

dimensionnement et le calcul de chaque variante en prenant en compte de la

sismicité de la zone, et des vérifications de stabilité nécessaires.

Enfin, une étude comparative des trois variantes a été élaborée pour déterminer lasolution la plus optimale.


5/132

v

ABSTRACT

This report aims to develop a technical - economical study of foundation

solutions for Rif Hotel-Nador, based on the design and analysis of the structure of

one block of the building. Geotechnical data of the site soil have helped

identify three most suitable solutions for the foundation and/or soil

reinforcement, namely the soil’s partial substitution, gravel columns and the piles

slab.

This report covers the design and dimensioning of each alternative taking into

account the seismicity of the site, and necessary stability inspections.

Finally, a comparative study of all three alternatives was developed to determine

the optimal solution.


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vi

مل

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vii

SOMMAIRE

INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 1

CHAPITRE 1 - PRESENTATION DU PROJET ET DE LA PROBLEMATIQUE ....................................................... 3

1.1 PRESENTATION DU PROJET ...................................................................................................................... 3 1.2 PROBLEMATIQUE : ................................................................................................................................ 5

CHAPITRE 2 - CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU LA STRUCTURE ................................................... 6

2.1 CONCEPTION ET PREDIMENSIONNEMENT ................................................................................................... 6 2.1.1 Les règles de base de la conception parasismique....................................................................... 6

2.1.1.1 Les Modes de rupture des constructions sous effet du séisme ............................................................ 7 2.1.1.2 La stabilité horizontale des constructions: Le contreventement .......................................................... 9 2.1.1.3 Importance de la forme architecturale ................................................................................................. 10 2.1.1.4 Notion de ductilité .................................................................................................................................. 11

2.1.2 Division du bâtiment en blocs .................................................................................................... 12 2.1.3 Conception de notre bâtiment : ................................................................................................. 14

2.1.3.1 Les planchers : ......................................................................................................................................... 15 2.1.3.2 Les éléments porteurs verticaux............................................................................................................ 18 2.1.3.3 Contreventement ................................................................................................................................... 19 2.1.3.4 Prédimensionnement des éléments structuraux ................................................................................. 21

2.2 MODELISATION DU SOL : INTERACTION SOL STRUCTURE .............................................................................. 23 2.2.1 Mise en évidence de l’interaction sol structure ......................................................................... 23 2.2.2 Modélisation du sol en tenant compte de l’interaction sol structure ........................................ 24

2.2.2.1 Méthode de sous-structuration............................................................................................................. 24 2.2.2.2 Méthode de l'approche directe : ........................................................................................................... 25

2.3 DIMENSIONNEMENT DE LA STRUCTURE .................................................................................................... 25 2.3.1 Présentation du logiciel de calcul .............................................................................................. 25 2.3.2 Modélisation : ............................................................................................................................ 26

2.3.2.1 Descente de charge statique : ............................................................................................................... 26 2.3.2.2 Résultats de l’analyse modale................................................................................................................ 26

2.3.3 Dimensionnement des éléments en BA:..................................................................................... 28

CHAPITRE 3 - FONDATIONS ........................................................................................................................ 29

3.1 DONNEES GEOTECHNIQUES ................................................................................................................... 29

3.1.1 Les caractéristiques du site de projet : ....................................................................................... 30 3.1.2 Portance et tassement initiaux : ................................................................................................ 31 3.2 SOLUTIONSDE FONDATIONS................................................................................................................... 31

3.2.1 Choix des solutions..................................................................................................................... 31 3.2.2 La substitution du sol ................................................................................................................. 35

3.2.2.1 Le matériau de substitution : ................................................................................................................. 36 3.2.2.2 Dimensionnement de la couche de substitution :................................................................................ 36

3.2.2.2.1 La vérification de la résistance mécanique de la couche de substitution : ................................... 36 3.2.2.2.2 Calcul des nouvelles portances : ....................................................................................................... 37 3.2.2.2.3 La répartition de la contrainte sous la couche de substitution : .................................................... 38

3.2.3 Les colonnes ballastées .............................................................................................................. 39 3.2.3.1 Généralités : ............................................................................................................................................ 39 3.2.3.2 Présentation de la technique ................................................................................................................. 41 3.2.3.3 Données réglementaires (DTU 13.2) ..................................................................................................... 44 3.2.3.4 Comportement des colonnes ballastées : ............................................................................................. 45

3.2.3.4.1 Les paramètres caractéristiques : ..................................................................................................... 45 3.2.3.4.2 Modes de déformations selon le type de la fondation : ................................................................. 46 3.2.3.4.3 Modèle de comportement mécanique d’une colonne sous chargement statique vertical : ....... 49 3.2.3.4.4 Modèle de comportement mécanique d’un réseau de CB sous chargement statique vertical : 53 3.2.3.4.5 Comportement en zone sismique : .................................................................................................. 54

3.2.3.5 Prédimensionnement par les méthodes empiriques ........................................................................... 56 3.2.3.5.1 Les courbes de Thorburn................................................................................................................... 56 3.2.3.5.2 L’abaque de Greenwood ................................................................................................................... 56

3.2.3.6 Dimensionnement par la méthode élastoplastique de Priebe............................................................ 57 3.2.3.6.1 Hypothèses ......................................................................................................................................... 57 3.2.3.6.2 Détermination du facteur d’amélioration de base. ........................................................................ 58 3.2.3.6.3 Considération de la compressibilité de la colonne.......................................................................... 60 3.2.3.6.4 Facteur de profondeur ...................................................................................................................... 61

3.2.3.7 Homogénéisation des caractéristiques mécaniques du sol traité ...................................................... 62 3.2.3.8 Incidence de l’épaisseur du matelas de répartition : ........................................................................... 63 3.2.3.9 Justification en termes de tassements : ................................................................................................ 65 3.2.3.10 Application de la solution des colonnes ballastées au projet : ........................................................... 66

3.2.3.10.1 Variante de semelle isolée sous charge verticale : ........................................................................ 68 3.2.3.10.2

Calcul des colonnes ballastées sous radier général:...................................................................... 69

3.2.3.10.3 Homogénéisation des caractéristiques mécaniques du sol traité ................................................ 70 3.2.3.11 Présentation de la théorie de consolidation :....................................................................................... 72


8/132

viii

3.2.3.12 Vérification du risque de liquéfaction ................................................................................................... 73 3.2.4 Les pieux : .................................................................................................................................. 76

3.2.4.1 Introduction ............................................................................................................................................ 76 3.2.4.2 Principes de fonctionnement d’un pieu : .............................................................................................. 76

3.2.4.2.1 Cas d’un pieu isolé ............................................................................................................................. 76 3.2.4.2.2 Cas de groupes de pieux : ................................................................................................................. 77

3.2.4.3 Méthode d’exécution : ........................................................................................................................... 77 3.2.4.4 Pieu isolé sous une charge axiale : ....................................................................................................... 78

3.2.4.4.1 La charge limite et la charge admissible .......................................................................................... 79 3.2.4.4.2 Charge de fluage - Relation avec Q l .................................................................................................. 80 3.2.4.4.3 Dimensionnement des pieux : .......................................................................................................... 80 3.2.4.4.4 Evaluation du frottement négatif maximal :.................................................................................... 84

3.2.4.5 Effet de groupe de pieux : ...................................................................................................................... 88 3.2.4.5.1 Calcul du coefficient d’efficacité Ce : ................................................................................................. 89 3.2.4.5.2 Frottement négatif sur un élément de fondation au sein d’un groupe :....................................... 90

3.2.4.6 Tassement des pieux : ............................................................................................................................ 92 3.2.4.7 Pieu isolé sous charges latérales ........................................................................................................... 92

3.2.4.7.1 Comportement du sol- Définitions : ................................................................................................. 92 3.2.4.7.2 Théorie classique rigide-plastique .................................................................................................... 93

3.2.4.8 Groupe de pieux sujet à un moment :................................................................................................... 99 3.2.4.9 Principe de modélisation des pieux..................................................................................................... 100 3.2.4.10 Application au bloc étudié : ................................................................................................................. 103

3.2.4.10.1 Résultats de dimensionnement des pieux : ................................................................................. 103 3.2.4.10.2 Résultats de la modélisation des pieux : ...................................................................................... 106

3.3 DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS DANS LES TROIS CAS : ..................................................................... 107

3.3.1 Généralités : ............................................................................................................................. 107 3.3.1.1 Radiers rigides ....................................................................................................................................... 108 3.3.1.2 Radiers souples ..................................................................................................................................... 109

3.3.2 Principe et paramètres de modélisation : ................................................................................ 109 3.3.2.1 L’état limite ultime ............................................................................................................................... 109 3.3.2.2 L’état limite de service ......................................................................................................................... 110 3.3.2.3 L’état limite accidentelle : .................................................................................................................... 110

3.3.3 Dimensionnement des radiers ................................................................................................. 111 3.3.3.1 Résultats des vérifications :.................................................................................................................. 112 3.3.3.2 Calcul du ferraillage : ............................................................................................................................ 112

CHAPITRE 4 - METRE – ESTIMATION DU COUT ........................................................................................ 113

4.1 STRUCTURE ...................................................................................................................................... 113 4.2 PRESCRIPTION DE LA PREMIERE VARIANTE : SUBSTITUTION DU SOL .............................................................. 113

4.2.1 Les caractéristiques du Matériau............................................................................................. 113 4.2.2 Description des travaux : ......................................................................................................... 114 4.2.3 Bordereau des prix : ................................................................................................................. 114

4.3 PRESCRIPTION DE LA DEUXIEME VARIANTE : ............................................................................................ 114 4.3.3 Description des travaux ........................................................................................................... 114 4.3.4 Bordereau des prix- détail estimatif ........................................................................................ 115

4.4 PRESCRIPTION DES PIEUX FORES AVEC TUBE DE FONÇAGE .......................................................................... 116 4.4.1 Matériaux ................................................................................................................................ 116 4.4.2 Exécution ................................................................................................................................. 116 4.4.3 Bordereau des prix- détail estimatif ........................................................................................ 117

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ....................................................................................................... 118

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................. 120

ANNEXES ....................................................................................................................................................... 121


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ix

LISTE DES FIGURES

fig. 1. 1 : Une photo de l’ancien hôtel Rif à Nador

fig. 1. 2 : situation du projet

fig. 1. 3 : Vue en élévation Nord-Est

fig. 1. 4 : Vue en élévation Sud-Ouest

fig. 1. 5 : Vue en plan de la terrasse de la partie « hôtel »

fig. 1. 6 : vue de la façade Sud

fig. 2. 1 : Niveaux flexibles dans une construction

fig. 2. 2 : Poteaux courts dus à la présence des niveaux décalés

fig. 2. 3 : Mise en valeur de la torsion

fig. 2. 4 : Les éléments larges offrent une meilleure résistance aux forces horizontales

fig. 2. 5 : Nombre minimal d’éléments de contreventement dans les directions x,y

fig. 2. 6 : Disposition des éléments de contreventement fig. 2. 7 : Concentration des contraintes dans les niveaux avec retrait

fig. 2. 8 : La conception finale des joints

fig. 2. 9 : Dalles à répartition unidirectionnelle sur poutrelles.

fig. 2. 10 : Dalles épaisses sur colonnes à répartition bidirectionnelle.

fig. 2. 11 : Dalles caissons ou à cassette à répartition bidirectionnelle.

fig. 2. 12 : Dalles pleines à répartition bidirectionnelle sur poutres.

fig. 2. 13 : Constitution d'un plancher mixte acier dalle en béton.

fig. 2. 14 : Domaine d’utilisation optimale de différents types de dalles

fig. 2. 15 : Disposition des éléments porteurs fig. 2. 16 : Poutres de portique évitant de traverser les gaines entre chambres

fig. 2. 17 : Système de contreventement

fig. 2. 18 : Illustration de l'influence des tassements de semelles sur les moments de flexion dans leséléments structuraux.

fig. 2. 19 : Aperçu du bloc étudié

Fig. 3. 1 : Positionnement de l’essai pressiométrique par rapport au site du projet

Fig. 3. 2 : la lithologie du site

Fig. 3. 3 : La pression limite en Mpa donnée par les essais pressiométrique

Fig. 3. 4 : Techniques d’amélioration des sols en place en fonction de la granulométrie du sol initiale.Gambin(1999-2000)

Fig. 3. 5 :Techniques des colonnes ballastées vibrées selon les classes granulométriques des sols

Fig. 3. 6 :Schéma de réalisation des colonnes ballastées par voie humide et par voie sèche

Fig. 3. 7 : Principe de réalisation d’une colonne ballastée pilonnée. *Sébastien Corneille, 2007+.

Fig. 3. 8 : Principe de concentration des contraintes

Fig. 3. 9 : Tassement des sols traités et non traités

Fig. 3. 10 : modes de déformation axiale

Fig. 3. 11 : modes de déformation radiale

Fig. 3. 12 : Interaction sol/colonne : répartition des contraintes de cisaillement le long de la colonneballastée

Fig. 3. 13 : modèles de rupture pour une colonne isolée chargée verticalementFig. 3. 14 : rupture par cisaillement généralisé

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x

Fig. 3. 15 : Variation de la contrainte dans la colonne en fonction de la profondeur

Fig. 3. 16 : Réseau de colonnes ballastées (notations)

Fig. 3. 17 : Réseau de colonnes ballastées : domaine d’influence de la colonne

Fig. 3. 18 : Facteur réducteur rd en fonction de la profondeur z (Seed et Idriss 1971)

Fig. 3. 19 : Prévision de la charge admissible en tête et du diamètre efficace d’une colonne ballastée en

fonction de la résistance au cisaillement non drainé du solFig. 3. 20 : Diagramme des réductions de tassement observées sous des fondations de grandes dimensionsreposant sur une argile molle homogène

Fig. 3. 21 : Déformation circonférentielle d’un cylindre infiniment long chargé radialement

Fig. 3. 22 : Déformation axiale d’une colonne suivant les déformations du sol

Fig. 3. 23 : Déformation axiale d’un cylindre chargé axialement

Fig. 3. 24 : Définition du facteur d’amélioration de base βo (Priebe,1995)

Fig. 3. 25 : Considération de la compressibilité de la colonne (Priebe, 1995)

Fig. 3. 26 : répartition de la pression interne Δp

Fig. 3. 27 : Détermination de facteur de profondeur Priebe (1995)

Fig. 3. 28 : Contraintes de cisaillement dans une ligne de rupture

Fig. 3. 29: rôle du matelas de répartition dans la transmission des charges en tête de colonnes et à la surfacedu sol sous une fondation souple.

Fig. 3. 30: Estimation empirique de l’épaisseur Hm du matelas de répartition

Fig. 3. 31: homogénéisation simplifiée

Fig. 3. 32 :cas de semelle isolée

Fig. 3. 33 : Illustration de la zone d’influence et le maillage des colonnes ballastées

Fig. 3. 34 : abaque de corrélation entre le rap port corrigé de contraintes cycliques (τ h /σ’ V0 ) et la résistancede cône du pressiomètre

Fig. 3. 35 : Influence d’un groupe de pieu

Fig. 3. 36 : Pieu foré tubé (d’après doc. Études et Travaux de Fondation)Fig. 3. 37 : Pieu foré à la boue (sol étanche)

Fig. 3. 38 : Courbe de chargement axial d’un pieu

Fig. 3. 39: Frottement latéral unitaire limite le long du fût du pieu

Fig. 3. 40 : Évaluation du frottement négatif sur un pieu isolé

Fig. 3. 41: Fondation massive fictive équivalente à un groupe de pieu

Fig. 3. 42 : Pieu mobilisant la réaction latérale du sol.

Fig. 3. 43: Courbe de réaction

Fig. 3 .44 Effort horizontal limite Hu en tête d’un pieu (cas d’un duc-d’Albe). Calcul à la rupture

Fig. 3. 45 : Déplacement élémentaire d’un pieu

Fig. 3. 46 : Courbes de réaction d’un pieu isolé sous charges latérales

Fig. 3. 47: Mobilisation des efforts de pointe en fonction de la déformation

Fig. 3. 48 : réaction d’un groupe de pieux à un moment et effort vertical appliqués en tête

Fig. 3. 49 : Résultat de résolution de l’équation d’équilibre du pieu sous charge latérale et un moment entête

Fig. 3. 50 : Radier nervuré

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xi

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2. 1 : nomenclature des axes délimitant les blocs

Tableau 2. 2 : Portée optimale des dalles à corps-creux

Tableau 2. 3 : Section des poteaux pour chaque étage

Tableau 2. 4 : Comparaison économique entre dalle pleine et à corps-creux

Tableau 2. 5 : Modélisation correspondante à chaque type de fondation

Tableau 2. 6 : Paramètres équivalents de la modélisation et l’analyse des fondations circulaires

Tableau 3. 1 : calcul de la portance du sol par la méthode traditionnelle à court et à long terme

Tableau 3. 2 : Résultats de la portance du sol et du tassement par la méthode pressiométrique

Tableau 3. 3 : Les principales méthodes de renforcement de sol de fondation d’après Magnan(1994)

Tableau 3. 4 :La contrainte admissible du sol en fonction de la hauteur de substitution et de la pressionlimite.

Tableau 3. 5 : Tassements en fonction de la hauteur de substitutionTableau 3. 6. :Champ d'application des colonnes ballastées : nature et résistance des sols

Tableau 3. 7 :Caractéristiques du ballast pour colonnes ballastées

Tableau 3. 8. : Essai d'information - Nombre d'essais (DTU 13.2)

Tableau 3. 9. :Essais de contrôle - Résistances minimales (DTU 13.2)

Tableau 3. 10. : Essai de chargement - Données complémentaires (DTU 13.2)

Tableau 3. 11 :Paramètres définissant l’efficacité du traitement

Tableau 3. 12 Valeur de K coefficient multiplicateur

Tableau 3. 13 : longueurs min et max des colonnes ballastées

Tableau 3. 14 : Récapitulatif des données

Tableau 3. 15 Détermination du maillage optimal

Tableau 3. 16 récapitulatif des caractéristiques des sols équivalents à court terme

Tableau 3. 17 : caractéristiques homogénéisées à court et long terme

Tableau 3. 18 : nouvelles portances du sol après réalisation des colonnes ballastées

Tableau 3. 19: vérification du risque de liquéfaction avant traitement par les colonnes ballastées

Tableau 3. 20: justification du risque de liquéfaction après traitement par les colonnes ballastées

Tableau 3. 21 coefficients de portance en fonction de l’angle de frottement (valeurs proposées par Caquot etKérisel)

Tableau 3. 22 :Valeurs maximales de β pour certains types de pieux.

Tableau 3. 23 : Valeurs du facteur de portance Kp

Tableau 3. 24 : Choix des courbes pour le calcul du frottement latéral unitaire qs

Tableau 3. 25 : Valeurs du terme K t an δ pour l’évaluation du frottement négatif

Tableau 3. 26 : Classification des sols (Rps 2000)

Tableau 3. 27 : valeurs du frottement négatif des pieux

Tableau 3. 28 : valeurs de raideurs des appuis élastiques en fonctions de la profondeur

Tableau 3. 29 : les efforts extrêmes en tonne acheminés par quelques poteaux et par voiles du RDC (G :charge permanente, Q : charge d’exploitation ) et les efforts sismiques.

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Rapport PFE Etude technico-économique pour solutions en fondations – Hôtel Rif -Nador

1

Introduction

La zone littorale méditerranéenne marocaine connait récemment une expansion urbaineet économique boostée par de vastes projets, principalement balnéaires et sociaux. La

ville de Nador n’en fait pas exception. Elle fait l’objet d’une attention particulière de S.M leRoi. Des projets structurants de la plus haute importance ont été lancés.

En effet, la ville regorge de ressources. Ce port méditerranéen est la deuxième place

financière après Casablanca. Le nouveau climat pour les investissements en fera, à n’enpas douter, un pôle économique de premier ordre.

Un vent de dynamisme souffle sur la cité du Rif. Chemin de fer, urbanisation, parcindustriel, complexes touristiques…etc. La ville a entamé sa mue à coups de projetsambitieux.

Paradoxalement, la région en question est un site géotechniquement vulnérable. En effet,la ville de Nador se situe sur un cône bordant le lit d’Oued Selouane, provenant du Sud-

ouest et débouchant dans la lagune de Marchicha, où règnent des dépôts dequartenaires de grande profondeur. Ils consistent principalement en sables et limons

argileux. Cela engendre naturellement des difficultés géotechniques pour la réalisation des projets à l’horizon.

C’est dans cette perspective que s’inscrit le projet qui fait l’objet de notre étude. Il s’agit en effet de l’étude de plusieurs méthodes de résolution des problèmes de fondations surle sol d’assise pour le bâtiment du nouvel hôtel Rif à Nador, qui tiendra au lieu de l’ancien

hôtel du même nom, accompagnée par le dimensionnement de la structure en question.Les objectifs recherchés de ce travail sont comme suit :

Concevoir la structure d’un bloc constituant le bâtiment, pour répondre aux

exigences de résistance et de stabilité aux différentes charges appliquées et au

séisme;

Modéliser la structure en utilisant un logiciel de calcul pour en extraire les

résultats sur l’ossature de la structure ;

Extraite les résultats en fondation afin de concevoir les solutions sous-fondations

et le dimensionnement des systèmes de fondations relatifs à chaque solution, se

basant sur les caractéristiques géotechniques du site ;

Etablir un comparatif techno-économique des variantes étudiées se fondant sur

une estimation totale du projet en gros-œuvres.

Ainsi ce rapport commence par un chapitre introductif où sont présentés brièvement leprojet à étudier, sa conception architecturale et sa problématique. La modélisation et le

dimensionnement de la structure du bloc en béton armé sont présentés dans le deuxièmechapitre. Les descentes de charges et efforts en base sont alors déduits pour servir les

calculs en fondation.


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2

Le troisième chapitre est dédié à la conception et au dimensionnement de fondationspour les solutions choisies aux problèmes géotechniques, dont deux sont d’améliorationdu sol, à savoir la substitution et les colonnes ballastées et la dernière consiste en la

conception de fondations profondes en dalle sur pieux flottants.

Un comparatif est établit au quatrième chapitre pour juger de la variante la pluséconomiques pour le projet.

Pour conclure ce rapport nous exposerons nos résultats, remarques etrecommandations

pour le bon aboutissement de ce projet ou autres projets simila ires dans la région.


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3

Chapitre 1 - Présentation du projet et de la problématique

1.1 Présentation du projet

La société SHN projette de réaliser un hôtel 4* (quiserait une reconstruction sur le site de l’ancien hôtel

du même nom « Rif ») avec la participation desorganismes suivants :

- CGI : Maître d’Ouvrage Délégué

- EL OUFIR : Architecte

- NOVEC : BET & OPC

- LPEE : Laboratoire

- SAVE CONTROL : Bureau de contrôle

a) Situation du projet

La réalisation du projet HOTEL RIF A NADOR (4*), se

situe sur un terrain de 2,3 ha, en bordure de la lagune

Marchicha, en bas de l’avenue Ibn Tachfine à Nador.

b) Consistance du projet

La surface couverte par le bâtiment s’étendra sur 9625 m². Il s’agit d’un hôtel 4* réalisé

en deux phases : « appart-hôtel » et « hôtel » d’un nombre total de 110 chambres et 10suites, 54 appartements et 27 studios, une salle des fêtes, un spa, et une discothèque.

fig. 1. 3 : Vue en élévation Nord -Est

125m

Partie

« appart-hôtel »

Partie « hôtel »

fig. 1. 1 : Une photo de l’ancien hôtel Rif à

Nador

fig. 1. 2 : situation du projet


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4

fig. 1. 4 : Vue en élévation Sud -Ouest

La partie « hôtel » peur être scindée en :

- un bâtiment RDC+Mezzanine+5 couvrant 1860m², comprenant la réception, des

bureaux, des salles de commission et les chambres (représentée en noir sur la fig. 1. 5 ;

- un autre RDC+Mezzanine+RDJ couvrant le reste de la superficie, comprenant les

piscines, parking, restaurant, piano-bar… etc.

fig. 1. 5 : Vue en plan de la terrasse de la partie « hôtel »

La façade de l’hôtel fait 77,5 mètres de largeur et 27,9m de hauteur. Elle concerne lebâtiment principal de la partie « Hôtel ».

fig. 1. 6 : vue de la façade Sud

27,9m

77,5m


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c) Déroulement des travaux :

A cette date (Mai 2011), la première partie (apparts-hôtel) est en cours d’exécution, alorsque la deuxième est en phase de l’Avant-Projet Sommaire.

1.2 Problématique :

Le sol du site de l’hôtel représente des caractéristiques de résistance faibles et se situe

au bord de la mer dans une zone de forte sismicité. Les reconnaissances géotechniquesaffirment une portance insuffisante pour les charges estimées. Et une solutiond’amélioration du sol s’impose.

La substitution du sol a été retenue pour la phase des « apparts-hôtel » étant la solutionproposée et recommandée par le laboratoire géotechnique.

Or, cette variante a présenté un ratio de coût assez élevé qui a suscité l’attention dubureau d’étude sur la possibilité de concevoir d’autres solutions moins couteuses tout en restant fidèle au calendrier des études et des travaux. D’où l’intérêt de cette présenteétude.


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6

Chapitre 2 - Conception et dimensionnement du la structure

2.1 Conception et prédimensionnement

Introduction

La conception d’un bâtiment doit toujours être basée sur la satisfaction des objectifsessentiels suivants :

La fonctionnalité, c'est-à-dire l’adéquation entre la forme d’un bâtiment, son

architecture et sa fonction. Cela consiste en l’ensemble de fluidité et confortd’usage, que ce soit le respect des flèches adm issibles permettant de ne pas

nuire à la fonction des éléments de la construction (ouverture des portes etfenêtres, confinement autour des vitres, esthétique des réalisationsplâtrés...etc.) ou bien de permettre l’emplacement des plénums et conduites defumée, de ventilation de climatisation, plomberie, évacuation, des eauxouencore réservation pour vide ordures…etc.

La stabilité et la résistance : Les éléments de la structure doivent résister auxcharges qui lui sont appliquées et garder la stabilité de l’ensemble et de forme.Ils doivent être d’une raideur suffisante afin de ne pas dépasser les flèches

admissibles ;

La durabilité, critère essentiel pour des raisons économiques évidentes et qui

tend à occuper un rôle de plus en plus important ; La sécurité incendie : dans les bâtiments d’habitation, le principe fondamental à

respecter est que« La construction doit permettre aux occupants, en cas

d’incendie, soit de quitter l’immeuble sans secours extérieur, soit de recevoir untel secours. ».

La méthode de justification des structures utilisée dans les règles BAEL 91 et lesEurocodes est une méthode semi probabiliste de dimensionnement appelée la méthode

des états limites;

On doit ainsi vérifier par des calculs appropriés que les efforts exercés sur la structureinduisent des déformations ou sollicitations qui restent toujours en dessous des valeursadmissibles et ne nuisent ni à la fonctionnalité du bâtiment ni à sa résistance.

2 .1 .1 Les règ les de base d e l a concep t i on pa ras i sm ique

En cas de séisme, les efforts latéraux peuvent être dominants par rapport aux chargesgravitaires. Cela exige une conception de structures aptes à subir de grandesdéformations accidentelles tout en conservant en service un degré de sécurité suffisant.

Les enseignements tirés des séismes destructeurs survenus dans le passé ont permis deconstater qu'une construction, pour être réellement parasismique, doit réunir troisconditions:


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Conception architecturale parasismique :

Implantation judicieuse sur le site ;

Architecture favorisant un bon comportement sous séismes.

Respect des règles parasismiques Dispositions constructives parasismiques ;

Dimensionnement aux séismes.

Exécution de qualité.

Dans ce qui suit, nous nous limiterons à présenter les principes et les règles de base dela conception parasismique qui nous permettront, par la suite, de justifier la conception

proposée du bâtiment.

Les déplacements des différents niveaux d'un bâtiment dépendent de l'importance et de

la répartition des masses et des éléments rigides. Il est donc possible de chercher lors dela conception de :

Minimiser les amplitudes d’oscillation du bâtiment et par là les charges sismiques ;

Créer de bonnes conditions de résistance en limitant les concentrations d’efforts ;

Minimiser le coût de la protection parasismique.

2.1.1.1 Les Modes de ruptur e des con stru ction s sou s effet du séism e

L’importance des dommages qui peuvent atteindre une construction suite à un séisme

varient en fonction des écarts par rapport à la "bonne" conception parasismique. Cesdommages sont conditionnés par un ensemble de situations et de dispositions.

Résonance des constructions avec le sol

Le facteur le plus destructeur observé lors des tremblements de terre est la résonance

des constructions avec le sol qui se produi t lorsque la période propre des bâtiments estproche de celle du sol d’assise.

Cependant l’allongement des périodes propres des bâtiments peut être ramené parl’augmentation de l’élancement géométrique.

Désordres dans le site

L’action du mouvement sismique sur le sol provoque des désordres importants :tassements, effondrements locaux, liquéfaction du sol, diminution considérable de la force

portante. Particulièrement notable est le phénomène de liquéfaction des sols, qui peutaffecter les sols granulair es saturés d’eau; Il convient donc d’éviter, dans la mesure dupossible, les terrains fortement fracturés, les zones d’éboulis, les remblais insuffisammentcompactés, les sols présentant un indice des vides élevé et les sols mous imprégnésd’eau.

Lorsqu’il n’est pas possible de modifier l’implantation des ouvrages pour trouver de

meilleures conditions de terrain, il faut étudier très soigneusement le problème defondation pour résister aux actions sismiques (voir chapitre3).


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Mécanisme d’étage

De nombreux effondrements de bâtiments lors des tremblements de terre sont à mettre

sur le compte d’éléments de stabilisation horizontal non répartie uniformément sur lesétages ce qui entraîne un étage flexible et par conséquent un mécanisme de colonnesdangereux (mécanisme d’étage).

fig. 2. 1 Niveaux flexibles dans une construction

Effet poteau court :

Les poteaux courts sont plus rigides que les poteaux courants et "attirent" ainsi des

charges beaucoup plus élevées. En même temps, leur capacité à absorber l'énergiecinétique des oscillations en se déformant est sensiblement réduite.

En effet, un poteau encastré a une rigidité k=12EI/h3, h étant la hauteur du poteau. Sicette dernière est réduite à une hauteur h’ < h (sous certaines conditions telles que par

remplissage partiel des cadres), alors le poteau procure une rigidité supérieur k’ =12EI/h’3en attirant ainsi plus d’efforts.

La rupture des poteaux courts est due au cisaillement (une rupture " fragile "), et non pas

à la flexion, qui autorise la formation de rotules plastiques prévenant la dislocation. On

parle de l'effet de poteau court.

Pour remédier à cette situation, on peut intégrer ces poteaux dans un voile en béton ou,de préférence, contreventer la structure par des voiles qui assurent dans ce cas larésistance aux charges horizontales, la part des charges distribuées sur les poteaux

devient ainsi négligeable.

fig. 2. 2 Poteaux courts dus à la présence des niveaux décalés

Effet de torsion

La torsion se produit lorsque le centre de rigidité d'une construction n'est pas confonduavec son centre de gravité. Ce type de sollicitation est mal toléré par la structure.

Poteaux courts engendréspar la présence des

niveaux décalés


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fig. 2. 3Mise en valeur de la torsion

Non respect des détails const ructifs

Le non-respect des détails constructifs prescrits dans le règlement parasismique, en cequi concerne les minimums d’armatures et les dispositions de cadres, crochets et d’acierde confinement peut conduire à des dommages irréparables du bâtiment voir même

l’effondrement de celui-ci.

2.1.1.2 La stabi l i téhorizontale des constr uct ion s: L e con treventement

Le contreventement est l’un des aspects les plus importants de la conceptionparasismique, son but est d'assurer la stabilité (et la rigidité) de l'ouvrage vis -à-vis descharges horizontales.

Dans le cas d'une construction parasismique, le contreventement comporte

obligatoirement deux familles d'éléments :

Les diaphragmes

(dalles =>contreventement horizontal);

Le contreventement vertical de la structure : Il permet la transmission des efforts

horizontaux aux fondations. Nous distingue trois types de contreventement :

Le contreventement par voiles : ce type de contreventement est généralement très

raide, ce qui présente l’avantage de limiter à des valeurs très petites lesdéformations imposées aux éléments non structuraux (remplissages, cloisons,fenêtres). Ce type de contreventement est adéquat dans le cas de fondation sur

sol relativement mou, et dans le cas des bâtiments à grande hauteur. Le contreventement par portiques : ce type est plus souple que le

contreventement par voiles; donc il impose des déformations importantes aux

éléments non structuraux, ce qui peut compromettre leur tenue ; par contre, ilconduit à des efforts sismiques plus faibles et présente, en génér al, une meilleureductilité. Il peut être particulièrement avantageux dans les cas de fondations surrocher, et dans le cas des bâtiments de faible et de moyenne hauteur.

Le contreventement mixte : portiques + voiles.

Disposition des éléments de contreventement :

Le contreventement devrait conférer à la construction sensiblement la même rigidité dans

les directions transversales et longitudinales. Afin de constituer un système efficace, leséléments de contreventement devraient être :


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les plus larges possibles, courant éventuellement sur plusieurs travées, Leséléments étroits sont soumis à des efforts élevés, donnant lieu à des déformationsimportantes.

disposés en façade ou près des façades , pour conférer un grand bras de levier aucouple résistant à la torsion.

disposés symétriquement par rapport au centre de gravité du niveau :la

construction est soumise à une torsion d'axe vertical d'autant plus importante quela distance entre le centre des masses et le centre de rigidité est grande. C'est

autour de ce dernier que la rotation se produit ; il joue le rôle de centre de torsion. Continuitéen élévation : les éléments de contreventement des différents étages

devraient être de préférence superposés afin de former des consoles verticales.Ils doivent conférer aux différents niveaux une rigidité comparable.

fig. 2. 4 Les éléments larges offrent une meilleure résistance aux forces horizontales

fig. 2. 5 Nombre minimal d’éléments de contreventement dans les directions x ,y

fig. 2. 6 Disposition des éléments de contreventement

2.1.1.3 Impor tance de la forme architecturale

La forme des bâtiments et la répartition des différents éléments qui les constituent ontune incidence importante sur le comportement sous charges sismiques. La bonne

d Grand bras de

levier

d réactions

Petit bras de

levier


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conception parasismique consiste à donner une forme simple et régulière à la structurepermettant une bonne répartition de la masse et de la rigidité.

La régularité des bâtiments

Les critères de régularité sont cités ci-dessous:

Simplicité en plan : La structure doit présenter une forme en plan simple, tel que lerectangle. Les parties saillantes ou rentrantes doivent avoir des dimensions ne

dépassant pas 0.25 fois la dimension du côté correspondant « RPS 2000 » . Symétrie selon deux axes en plan : la distribution de la masse et de la rigidité de

la structure doit être symétrique selon deux axes de façon à faire coïncider lecentre de masse et le centre de torsion.

Le rapport longueur/largeur : Le RPS2000 limite le rapport longueur/largeur à lavaleur de 3,5(L/B ≤ 3.5).

Symétrie et simplicité en élévation : En élévation, la simplicité des formes, la

répartition homogène des masses et des rigidités est aussi bien importante qu’enplan.

Les variations de la rigidité et de la masse entre deux étages successifs nedoivent pas dépasser respectivement 30 % et 15 %.

Niveaux avec retrait : Le règlement limite le retrait à chaque niveau à 0.15 fois ladimension en plan du niveau précédent et à 25% de la dimension en plan auniveau du sol.

fig. 2. 7 Concentration des contraintes dans les niveaux avec retrait

Dans le cas d’un élargissement graduel sur la hauteur, la saillie ne doit pasdépasser 10% de la dimension en plan du niveau précédent sans qu e ledébordement global ne dépasse 25% de la dimension en plan au niveau du sol.

2.1.1.4 Notion de duc ti l i té

La philosophie de la protection réglementaire de la plupart des bâtiments repose surl'acceptation des dommages structuraux ’bien placés’ afin de dissiper de l'énergie des

oscillations et prévenir l'effondrement sur les occupants (effet de fusible). Une grandeductilité de la structure devrait donc être recherchée.

Tout bâtiment conçu pour résister aux efforts sismiques doit avoir un système structural

qui présente un niveau de ductilité suffisant au cours du séisme. Dans RPS 2000 troisniveaux de ductilité sont définis selon le comportement requis de la structure. Chaqueniveau traduit la capacité de la structure à dissiper l’énergie provenant du séisme. Not re

bâtiment étant de classe II et sujet à un risque de séisme d’accélération de 0,16g, estconsidéré être du niveau de ductilité ND1.


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Conclusion

La conception est d’une importance primordiale dans les constructions parasismiques;

ses principes de base peuvent être résumés dans ce qui suit :

La simplicité de la structure ;

L’uniformité et la symétrie en plan et en élévation; La résistance et la rigidité dans les deux directions horizontales;

Prévision d’un système de contreventement adéquat ; Choix du système de fondation approprié ;

Capacité de dissipation d’énergie suffisante.

2 .1 .2 Div i s i on du bâ t imen t en b l ocs

Lors de la décomposition de notre bâtiment en bloc, il nous a fallu trouver desemplacements des joints à placer en tenant compte de plusieurs facteurs structurauxmais aussi architecturaux, dont :

- L’indépendance des blocs : scinder le bâtiment impose que chacun des blocs aitses propres éléments porteurs indépendants. Ainsi, un joint placé entre deuxpoteaux successifs crée deux porte-à-faux à considérer pendant la conception etles calculs. Nous optons à éviter ce type de complexité structurale et chercherl’axe optimal, lieu du joint.

- Deux parties adjacentes de la structure de hauteurs différentes devront être misesen blocs indépendants. L’axe (5) est choisi alors pour délimiter le bloc

(RDC+MEZZANINE+RDJ+4) et celui en (RDC+MEZZANINE+RDJ).

- Eviter de concevoir un joint sur l’accès aux ascenseurs ou monte-charges. Dans le

cas contraire, il s’avère difficile de faire une conception respectant les détailsarchitecturaux fournis sur les plans.

- Penser au doublement des éléments porteurs (voiles, poteaux, poutres…)

- Un joint correspond à tous les étages du bloc. Ainsi, il est nécessaire de vérifierqu’il convient à tous les niveaux en question.

Pour les joints conçus passant longitudinalement par des voiles (EX : cages d’escaliers),dont la stabilité du bloc adjacent n’a pas besoin pour sa stabilité, nous proposons à laplace de concevoir des poteaux tangents à ces voiles, et ce, avec l’existence demaçonnerie entre eux.

Compte tenu de tous les facteurs cités dessus, la conception finale des joints est la

suivante :


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fig. 2. 8 la conception finale des joints

Bloc Axes délimitant le bloc

Axe X 1 Axe X 2 Axe Y 1 Axe Y 2

(1) (5) - (H) -

(2) (5) - (H) (P)

(3) (5) - - (P)

(4) (5) (11) (I) -

(5) (5) (10) (I) (O)

(6) (5) (11) - (O)

(7) (10) - (I) -

(8) (11) - (I) -

Tableau 2. 1 : nomenclature des axes délimitant les blocs

Espacement entre deux blocs :

Types des joints :

Les joints dans les structures en béton armé sont, en général, de trois types :

Les joints de dilatation qui sont préconisés dans la superstructure du bâtiment pour

pallier aux problèmes de désordres liées à la dilatation sous l’effet du changement de

température.


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à-vis des efforts verticaux et horizontaux, et aux contraintes de viabilité, de sécurité etd’esthétique.

Les conditions architecturales prises en considération se résument à:

Eviter d’avoir des poteaux qui débouchent dans les pièces ;

Assurer un dégagement de l’espace ;

Eviter toute retombée susceptible de nuire à l’esthétique ;

Assurer l’espace pour plénums destinés aux différents réseaux et conduites.

2.1.3.1 Les planch ers :

La fonctionnalité des planchers dans un bâtiment réside essentiellement dans les rôles

suivants :

Plateforme porteuse pour l'étage considéré

Toit ou couverture pour l'étage sous-jacent

D'écran permettant le confort de l'habitant

D'élément de stabilité.

Rappelons à ce niveau que les dalles et planchers jouent un rôle important dans lastabilitédes constructions aux charges horizontales (Vent et séisme) .Ceci dans lamesure où cesderniers contribuent grandement dans la distribution des effortshorizontaux aux éléments du contreventement (rôle du diaphragme).

Les types de planchers

:

i. Dalles à répartition unidirectionnelle sur poutrelles.

Pour les poutrelles en béton armé la portée ne dépasse que très rarement l es

6mètres sauf dans le cas de poutrelles précontraintes ou la portée peut dépasser 8mètres.

fig. 2. 9 Dalles à répartition unidirectionnelle sur poutrelles.

Ce type de plancher est réputé économique, il est très utilisé dans les projets d'habitationet même dans les locaux à usage administratif.

Le tableau suivant montre les domaines de longueur de portée ou les différentesépaisseurs des dalles sont considérées optimales :


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Hauteur en cm Portée pour un plancher isolé Portée pour un plancher

continu

12+4 4,30 4,70

16+4 5,40 5,80

18+4 6,00 6,40

20+4 6,50 7,0025+4 7,70 8,50

Tableau 2. 2 Portée optimale des dalles à corps -creux

ii. Dalles épaisses sur colonnes à répartition bidirectionnelle.

L'intérêt d'une telle conception se fait ressentir lorsque pour des raisons purement

architecturales on ne veut pas de retombées de poutres .C'est le cas entre autres desgrands halls d'hôtels, centres commerciaux etc. Ou bien lorsque la présence deretombées de poutres pose un problème lors du passage de conduits d'aération ou de

climatisation.

Les caractéristiques de cette conception se résument comme suit :

La portée libre entre colonnes varie de 8mètres pour une conception de ladalle en béton armé à 14mètres pour une conception de cette dernière enbéton précontraint.

Nous remarquons donc que ce type de conception bien qu'offrant certains

avantages architecturaux, présente néanmoins l'inconvénient d'être peuéconomique. Aussi pour une zone à forte sismicité comme dans notre cas, lesdalles seules doivent être capables de retransmettre les efforts inertiels dus au

séisme aux différentes colonnes .Ceci passe irrémédiablement par uneaugmentation supplémentaire de l'épaisseur des dalles pleines. Il devientparfois plus optimal d’opter pour les autres types de dalles dans ce cas. Sur lafigure suivante est représentée une telle conception.

fig. 2. 10 Dalles épaisses sur colonnes à répartition bidirectionnelle.

Afin d'éviter que les poteaux ne poinçonnent la dalle on préfère au lieu d'augmenterl'épaisseur de la dalle on peut opter à évaser les poteaux en leurs têtes en créant ce que

l'on appelle communément les chapiteaux.

La portée libre entre colonnes varie de 7mètres pour une conception de la dalle en béton

armé à 12mètres pour une conception de cette dernière en béton précontraint.

iii. . Dalles réticulées

Ce type de plancher est réputé très rigide et résistant tout en étant très économ ique .Onle rencontre souvent où de grandes portées ainsi que des charges importantes prévalent.


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Or, dans les zones sismiques, ce type de dalles n’a été testé sur aucun cas. Elles ont, àpriori, une mauvaise réputation en termes de répartition des efforts sismiques auxdifférents éléments du contreventement.

De plus, ce type de dalles, initialisé dernièrement en Espagne, et qui atteint le marché

marocain à travers une seule entreprise de construction, détenant jusqu’aux nos jours lemonopole de ce service. Une telle inflexibilité est généralement à éviter pour des raisonséconomiques et logistiques

Sur la figur e suivante est représenté le principe des planchers à caissons.

fig. 2. 11 . Dalles caissons ou à cassette à répartition bidirectionnelle.

iv. Dalles pleines à répartition bidirectionnelle sur poutres.

Ce système de plancher est de loin le plus simple le plus classique .Il s'agit en fait dedalles en béton armé reposant sur des poutres en périphérie.

La figure suivante donne l'allure d'un tel système.

fig. 2. 12 Dalles plei nes à répartition bidirectionnelle sur poutres.

La portée libre maximale des poutres est variable de 8m pour des poutres classiques à15 mètres pour des poutres avec jarret.

v. Les planchers mixtes acier - béton armé.

Généralement conçus pour les structures à grande portée et à usage industriel.

fig. 2. 13 Constitution d'un plancher mixte acier dalle en béton.


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Le schéma suivant traduit les domaines d’application des différents types de dalles enfonction des portées, sur une base d’optimisation :

fig. 2. 14 Domaine d’utilisation optimale de différents types de dalles (PFE dalles réticulées EMI

2011)

2.1.3.2 Les éléments po rt eu rs ver ti caux

La transmission des charges verticales est assurée par des poteaux de forme circulairepour les étages du RDC, Mezzanine et RDJ et des poteaux rectangulaires pour le restedes étages disposés de telle sorte à ne pas nuire à l’architecture du bâtiment.


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RDC/MEZZANINE/RDJ Les étages

fig. 2. 15 Disposition des éléments porteurs

2.1.3.3 Contreventement

L’architecture du bâtiment ne permet pas une conception entière en voiles, ni mixte. Il a

été convenu de choisir un contreventement en système de portique, selon les possibilitésde placement de ces éléments et dans la limite du respect de l’architecture.

Lors de la conception des contreventements de notre bâtiment, nous nous sommes aussitrouvées dans l’obligation de prendre en compte les points suivants :

Les éléments de contreventement doivent assurer une rigidité suffisante dans les

deux sens principaux, notamment selon l’axe Y dont les déplacements présentent

un risque de choc avec les blocs adjacents ; Les poutres des portiques, ayant des retombées considérables, ne doivent en

aucun cas rétrécir l’espace dédié aux gaines situées entre les chambres de

l’hôtel (figure ci-dessous).

5_

N 4_

0 4

5_

N 4

_ 1 1


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fig. 2. 16 : Poutres de portique évitant de traverser les gaines entre chambres

La nécessité de considérer des portiques hyperstatiques dans les deux sens afin

d’obtenir la rigidité souhaitée.

Tenant compte des conditions générales mentionnées dans le chapitre (contreventementgénéral) et celles particulières relatives au bâtiment étudié, nous optons pour ladisposition de contreventement présentée dans la figure 2.16.

Remarque 1 : il est à mentionner que le respect de toutes les conditions de

contreventement a exigé un léger décalage des poteaux du RDC et Mezzanine afin queles efforts sur les poteaux des portiques soient verticalement et parfaitement acheminés

vers les fondations. Ce décalage a été par la suite approuvé par l’architecte.

Remarque 2: les étages supérieurs comportent des faux-plafonds permettant le passagedes différentes conduites et assurant l’aspect esthétique. Ces faux -plafonds nousprocurent plus de flexibilité en termes de retombées.

Conditions additionnelles à vérifier pour les éléments de contreventement:

Les ouvertures dans le mur doivent être rangées en file verticale et régulièrementespacées, à moins que leur influence sur le comportement du mur sous l’action sismiquesoit insignifiante ou prise en compte par une analyse rigoureuse. Il est prévu deséléments ferrailles autour des ouvertures, conçus pour compenser la résistance desparties évidées.

Portique

Gaine


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fig. 2. 17 Système de contreventement

Il est à prévoir, à chaque extrémité de mur et au droit de chaque intersection de murs, unchaînage vertical, continu sur toute la hauteur de l’étage et se recouvrent d’étage à étageavec acier de couture.

Autour du plancher et au croisement de chaque élément de contreventement avec le

plancher, il doit être prévu un chaînage horizontal continu. Sont prévus également deschaînages dans les éléments horizontaux du mur à file d’ouvertures (linteaux).

2.1.3.4 Prédimens ionnement des élémen ts st ru ct urau x

Pour la structure porteuse, on a conservé les dimensions préconisées par les plansd’architecture. Ce choix est justifié par le fait que ces éléments jouent un rôle déterminantnon seulement pour la structure mais aussi dans l’architecture extérieure et dansl’habitabilité à l’intérieur. Il faut signaler qu’en principe ce type d’éléments ne devrait être

changé que si on se trouve avec des sections sous dimensionnées, ce qui est très peuprobable.

Tout de même, on doit vérifier que les éléments structuraux respectent les dimensionsminimales résumées ci-dessous :

Portiques X

Portique Y


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22

Pour les poutres : Pour les poteaux :

b ≥ 20 cm

b/h ≥ 0,25

L’excentricité entre la poutre et le

poteau qui la supporte doit être

inférieure à 0,25 fois la largeur du

poteau.

bc≥ 25 cm (ND1)

hc/ bc≤ 16

bc: la dimension de la section du

poteau perpendiculaire à l’axe de la

poutre.

hc: la dimension de la section du

poteau parallèle à l’axe de la poutre

Nous avons procédé à un prédimensionnement des poteaux en fonction desdescentes de charge, et en considérant seulement la résistance du béton seul, d’où

les résultats suivants :

Etage Section des poteaux

3ième et 4ième 50 x 27cm

1ier et 2ième 50 x 30 cm

RDC-Mezzanine-RDJ Φ 80 cm

Tableau 2. 3 Section des poteaux pour chaque étage

L’épaisseur du plancher :

Elle est déterminée à partir de la formule suivante :

Dans le cas des plancher dalle pleine : e =L/33 à L/30 L étant la portée

maximale entre nus d’appuis L = max [Lxmax;Lymax] ;

Dans le cas des plancher à corps creux : les hauteurs à considérer dépendent

des portées maximales du plancher (voir Tableau 2.2)

Application :

Dans le cas de plancher dalle pleine : L = max [Lxmax;Lymax] = max [8,1m ;

6,7m] = 8,1m. Ce qui conduit à une épaisseur de prédimensionnement de

e=25cm.

Dans le cas d’un plancher à corps creux :Un plancher 25+4 est le plus

adéquat (L=8,1m).

Le choix le plus économique d’entre ces deux variantes a été jugé par prixunitaires approximatifs. Le tableau suivant traduit la comparaison économiqueselon les valeurs de prédimensionnement précédemment calculées :


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Quantité par unité de surface Prix par surface estimatif

Dalle pleine 0,25 m 3 en béton armé 0,25m3x1200dhs/m3(1)=300dhs

Corps-creux 1 m² (25+4) 350 dhs(1)

Tableau 2. 4 : Comparaison économique entre dalle pleine et à corps -creux

(1)Estimations de l’entreprise Polymaçons.a.r.l à Casablanca (2011)

Une dalle pleine d’épaisseur 25cm en prédimensionnement répond ainsi le pluséconomiquement à la conception architecturale du bloc.

De plus, la nécessité d’un contrepoids pour les balcons en dalle pleine (2.25m de porte-à-faux) entraine des complications de réalisation sur les lignes de discontinuité.

En outre, le besoin de répartition des efforts statiques sur les éléments porteurs dans unezone sismique met en préférence la conception en dalles pleines bidirectionnelles.

2.2 Modélisation du sol : interaction sol structure

2 .2 .1 Mise en év idence de l ’ in te rac t i on s o l s t r uc tu re

La liaison entre sol et structure lors de l’analyse et le dimensionnement d'un bâtiment estsouvent négligée. Pourtant, ce phénomène a une influence considérable sur le

comportement de la structure, notamment vis-à-vis dessecousses (comportement dynamique).En effet, le sol

et la structure interagissent pour créer un nouveausystème dynamique combiné et donc,en présence d’unbâtiment, les mouvements du sol au voisinage des

fondations peuventdifférer de ceux existant en champlibre lors d’une secousse. Cette interaction se nomme

l’interaction sol-structure (ISS).

Plusieurs aspects entrent en jeu et nécessitent la prise en compte de ce phénomène. Lepremierest la sécurité, puisque la répartition des efforts dans les membrures calculéesans prendre en compte cette interaction peut être différente de celle dans le cascontraire. De plus, l’utilisationnormale peut aussi être affectée par des problèmes de

fissurations causées par les tassements différentiels et des déplacements au niveau de labase de la structure. Finalement, les coûts de construction sont influencés par lessections et les fondations choisies, qui elles-mêmes, sont influencées par la répartitiondes efforts découlant de l'interaction sol-structure

fig. 2. 18 Illustration de l'influence des tassements de semelles sur les moments de flexion dans

les éléme nts structuraux.


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Il existe plusieurs raisons de considérer l’interaction sol-structure :

Inclure dans les modes de déformations les mouvements à la base.

Obtenir une meilleure approximation de la période de vibration du système couplé

(qui sera plus longue que la période du système avec base rigide).

En général les effets de l'interaction dynamique sol-structure deviennent considérables

dans les cas ci-dessous :

structures avec fondations massives ou profondes;

structures hautes et élancées, comme les tours et les cheminées,

structures supportées par des sols mous

Il en découle ainsi la nécessité de prendre en compte ce phénomène lors de lamodélisation et le calcul de notre structure.

2 .2 .2 Mod é l i sa ti on du so l en tenan t co mp te d e l ’ in te rac t ion so l s t r uc tu re

Il f aut définir les deux méthodes de modélisationdu système sol-structure.

2.2.2.1 Méthod e de so us -stru ctu ratio n

C’est la méthode la plus utilisée et elle est divisée en trois parties:

a) Calcul de la fonction d'impédance: calcul des rigidités et amortissements dans la

direction de translation et de rotation dépendants de la fréquence d'excitation ou

non ça c'est un autre problème.

b) Calcul de l'excitation à la base de la structure (interaction cinématique)

c) Calcul de la réponse de la structure supportée par des ressorts -amortisseurs etexcitée par le mouvement calculé dans (b) pour une structure superficielle c. -à-d.

sans ancrage importants (sous-sol) le mouvement est équivalent au mouvement

au champ libre.Dans le cas d’un modèle plan, une semelle sous point d’appuiisolé est représentée par deux ressorts agissant à la translation et un ressort à larotation. Sous un radier, le sol est modélisé par un ressort horizontal et un ressortvertical en chaque nœud.

Type de fondation Modélisation

correspondante

Tableau 2. 5 Modélisation correspondante à chaque type de fondation


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En assimilant le sol à un milieu élastique infini caractérisé par un module d’élasticité Eetun coefficient de poisson ν, et la construction à un disque rigide de rayon R; on peut alorscalculer la raideur du sol en translation ou en rotation, le taux d’amortissement et la passe

effective par unité de surface du disque :

Translation

verticale

Translation

horizontale

Vibration Torsion

Raideur du ressort 41 − 8

3

2 − 83

3(1 − ) 163

3

Taux

d’amortissement

0.425

0.29

0.15

(1 + ) 0.5

1 + 2 La masse effective 0.27 0.095 0.24 0.25

Tableau 2. 6 Paramètres équivalents de la modélisation et l’analyse des fondations circulaires

(Whitman, 1976)

Avec :

G : module de cisaillement ;

M : la masse de la fondation ;

R : le rayon de la fondation ;

B : le ratio de la masse ;

I : moment d’inertie autour de l’axe horizontal ;

Iv : moment d’inertie autour de l’axe vertical ;

: coefficient de poisson.

2.2.2.2 Méthod e d e l'app ro che dir ecte :

Dans ce cas les caractéristiques du sol et sa situation par rapport à la structure sontintégrées avec celle-ci dans le même modèle, qui prendra en compte l’interaction dansles calculs. Ce qui correspond à ce que nous avons adopté comme méthode (utilisant le

logiciel de calcul Robot).

Les deux variantes considérées dans notre étude seront chacune modélisées et mises à

des ISS différentes, ce qui mènera à des comportements dissemblables vis -à-vis desefforts dynamiques appliqués.

2.3 Dimensionnement de la structure

2 .3 .1 Présen ta t i on du l og i c i e l de ca l cu l

Étant donné que la méthode des éléments finis est envisagée pour l’analyse ducomportement dynamique de la structure vis-à-vis des sollicitations sismiques, en pluselle est justifiée par les difficultés que soulève l’utilisation d’une modélisation à massesconcentrées de type brochette surtout pour la détermination des raideurs équ ivalentes etle calage de la brochette. Ainsi l’utilisation d’un logiciel du calcul s’impose. On a opté pour

leslogiciels CBS- Robot 2010puisqu’ils répondent aux exigences suivantes :

– suffisamment de liberté pour le choix des méthodes de calcul et des paramètres utilisés ;


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– clarté de la démarche de calcul ;

– utilisation rapidement accessible ;

– sa disponibilité dans l’entreprise d’accueil.

Ce logiciel prédimensionne, calcule et vérifie tous les types de modèles saisiesdirectement sur robot ou importé à partir du logiciel CBS. Et ceci, grâce à des outils demaillage automatique des éléments finis et une gamme complète de modules béton armé.L’éditeur offre également une solution d’analyse adaptée aux normes marocaines. Dansnotre cas, le calcul sismique a été réglé selon le RPS2000.

2 .3 .2 Modé l i sa t i on :

La modélisation a été effectuée à l’aide des logiciels CBS -Robot 2010, Les différentesétapes sont les suivantes :

Modélisation du bloc et des radiers blocs sur CBS. Saisie des données

géométriques et chargement statique ; Descente de charge statique effectuée sur CBS par une méthode traditionnelle ; Export du modèle CBS sur Robot ; Calcul dynamique sur Robot et obtention des résultats de ferraillage des éléments

porteurs de la structure.

Tenant compte des prédimensionnement dans la partie 1 du chapitre II, le model de lastructure du bloc est comme suit :

fig. 2. 19 Aperçu du bloc étudié

2.3.2.1 Descente de charg e statiqu e :

Les résultats des descentes de charges sont scindés en plusieurs cas de charges, outypes de charges seuls. Nous en exposons dans l’annexe 1 ceux relatifs au Poids Propre,charges Permanentes, charges d’Exploitation, ELU+ et ELS+.

2.3.2.2 Résultats de l’analyse modale

La méthode de calcul dynamique choisie a été celle de la méthode de réduction de labase: cette méthode permet d’exclure du modèleréduit les degrés de liberté inutiles, ce


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qui fait que, après la suppression de ces degrésde liberté, la taille du système d’équationsà résoudre est beaucoup moins importanteet par conséquent le nombre de modes qu’ona adopté représente mieux la réponse dela structure face à l’action sismique.

Les résultats de l’analyse modale sont les suivants :

Direction X

Vecteur d'excitation : [1,10 ; 0 ; 0]Masse totale : 4335776,78 (kg)

Mode T (s) f (Hz) m - UX ( ) m' - UX ( )

1 1,46 0,69 48,15 48,15

2 1,40 0,72 28,73 76,88

3 1,12 0,90 16,07 92,94

4 0,45 2,23 0,00 92,94

5 0,31 3,27 1,37 94,31

6 0,27 3,67 0,15 94,477 0,27 3,74 0,06 94,53

8 0,18 5,51 0,79 95,32

9 0,15 6,71 0,25 95,57

10 0,13 7,79 0,00 95,57

Effort tranchant de base: 7799,79 (KN)

Direction Y

Vecteur d'excitation : [0 ; 1,10 ; 0]Masse totale : 4335776,78 (kg)

Mode T (s) f (Hz) m - UY (%) m' - UY (%)

1 1,46 0,69 27,00 27,00

2 1,40 0,72 51,99 78,99

3 1,12 0,90 0,43 79,41

4 0,45 2,23 9,83 89,25

5 0,31 3,27 0,00 89,25

6 0,27 3,67 0,97 90,22

7 0,27 3,74 5,13 95,35

8 0,18 5,51 0,07 95,42

9 0,15 6,71 0,15 95,57

10 0,13 7,79 0,84 96,41

Effort tranchant de base: 6984,64(kN)

Avec :

T - Période f - Fréquence (Hz)

m - Masses actuelles (%)m' - Masses cumulées (%)


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Nous remarquons bien que les trois premiers modes sont les plus prépondérants, et fontà eux seuls participer environ 93% de la masse dans le sens X et 80% de la masse dansle sens perpendiculaire.

Ces modes offrent une différence de participation de la masses dans les deux sens qui

est assez considérable (par exemple pour le mode 1, 48% pour la direction X et 27%dans la direction Y). Ceci traduit une flexion torsionnelle du bloc dans ces cas

dynamiques.

2 .3 .3 D i m e n s i o n n e m e n t d es é l é m e n t s e n B A

Les résultats de dimensionnement en béton armé des éléments porteurs de la structuremodélisée sont présentés dans l’annexe 1-bis et 2. La nomenclature des poteaux et despoutres est celle explicitée dans la figure 2.15.


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Chapitre 3 - Fondations

3.1 Données géotechniques

Le laboratoire a réalisé des sondages carottés de profondeur variant de 8m à 20m, deuxpuits manuels, des prélèvements d’échantillons de sols et des essais pressiométrique

statique étendus de la manière suivante :

Fig. 3. 1 Positionnement de l’essai pressiométrique par rapport au site du projet

Nous avons représenté les résultats donnés par le laboratoire sous la forme su ivante :

Fig. 3. 2 : la lithologie du site

Une formation profonde, constituée de dépôts d’origine fluviale ou marine, consistant en

limons plus ou moins argileux ou sableux, avec des intercalations sableuses ou

argileuses. Le sondage de 20m réalisé, n’a pas atteint le fond de cette couche, mais

selon les informations du laboratoire, elle dépasse 120m d’épaisseur.


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Fig. 3. 3 : La pression limite en Mpa donnée par les essais pressiométrique

Dans la suite, nous allons nous baser sur le sondage qui donne des résultats

défavorables.

3 .1 .1 Les c a rac té r is t i ques du s i t e d e p ro j e t :

L’existence d’une nappe phréatique alimentée par les

bassins versants quibordent les plaines du Gareb au Sud-ouest et de Bou Areg au Nord Est. Le niveau

hydrostatique de la nappe est situé à 0.30m de profondeur.

Le sol a une compressibilité considérable. Bien que dotés d’un potentiel degonflement par leur plasticité.

Le sol se caractérise par

un poids volumique de 20 KN/m3

un angle de frottement de 24° une cohésion drainée c’=16 Kpa

Les résultats montrent que le sol en question est très compressible avec un indice decompressibilité qui varie de 0.14 à 0.22 ce qui est considérable, et si nous ajoutons à ce

fait la faible portance du sol (voir paragraphe qui suit)en présence d’une nappephréatique au niveau très proche de la surface du TN , il s’avère qu’nous aurons affaire àdes grands tassements inadmissibles et pouvant conduire à des problèmes d’instabilité,ce qui nous amène à proposer des solutions pour remédier à ce problème .

A la base des résultats de la campagne de reconnaissance et des essais in situ, nousproposerons les solutions de fondations propres à la zone du projet.


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3 .1 .2 Por tance e t t assemen t i n i t iaux :

Le calcul de fondations superficielles comporte deux vérifications nécessaires, l’une

concernant la stabilité (calcul de portance en considérant un coefficient de sécurité F) etl’autre le tassement. Dans notre cas, nous prenons un coefficient de sécurité égal à 3.

Nous disposons de deux méthodes pour la détermination de ces paramètres (voirannexe 3):

La première méthode, dite traditionnelle, consiste à appliquer au sol la théorie de

plasticité. C’est en principe la méthode la plus satisfaisante, mais elle implique la

connaissance des caractéristiques intrinsèques du sol.

Nous trouvons :

La portance du sol

Calcul à court terme (conditions nondrainées)

0.053 MPa

Calcul à long terme (conditions drainées) 0 .14MPa

Tableau 3. 1 : calcul de la portance du sol par la méthode traditionnelle à court et à long terme

La deuxième méthode consiste à appliquer des méthodes empiriques basées sur

des essais in situ (pénétromètres, pressiomètres, …)

D’après les mesures de la pression limite, nous trouvons :

La portance du sol 0.08 MPa

Le tassement total dû aux charges quasi-

permanentes

19,72 cm

Tableau 3. 2 : R ésultats de la portance du sol et du tassement par la méthode pressiométrique

Pour la suite du calcul, nous allons nous baser sur les résultats de la méthodepressiométriques à cause de l’absence de quelques caractéristiques intrinsèques.

3.2 Solutions en fondations

3 .2 .1 Ch o ix des s o lu ti ons

Pour l’application de la technique de l’amélioration du sol, nous nous baserons surl’organigramme suivant :


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Les sols fins mous et compressibles (argiles, vases) sont fréquents dans les vallées eten bordure des côtes. Ces z

rapport pfe bellamine hafidi

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