Ce projet de fin d’étude consiste à étudier un bâtiment à usage commercial et administratif en charpente métallique utilisant le règlement algérien intitulé « CM97: règles de calcul des constructions en acier».

Les ossatures métalliques plus courantes dans le domaine industriel se distinguent par certains avantages tel que : la légèreté, le montage rapide sur chantier, les transformations ultérieures plus faciles et surtout un faible encombrement, ceci a conduit certains pays gros producteurs d’acier, à utiliser en très grande quantité ce matériau.

Dans le présent mémoire nous allons essayer d’appliquer toutes les connaissances acquises durant notre cursus sur un projet réel .L’objectif principal sera de comprendre et de compléter les informations déjà acquises dans le cours de charpente métallique, ensuite viendra le second but qui est de présenter un travail satisfaisant en vue d’obtenir le diplôme de master en génie civil.

Le projet intitulé « étude d’un bâtiment à usage commercial et administratif  » qui contient deux blocs de forme irrégulière, le 1er est un (R+8) et le 2ème un (r+2s/sol +4entre sol), implanté en zone sismique III est une structure en charpente métallique. Il s’agit d’un nouveau siège de Falcon Motors à Ouled Fayet (Alger).

Les données géométriques de l’ouvrage sont :
Dimension en élévation :
✓ Hauteur de RDC :………………….4.50 m.
✓ Hauteur d’étage courant :………….4.50 m.
✓ Hauteur du bâtiment :…………….46.00 m.
Dimension en plan :
Le bâtiment à une forme rectangulaire de dimension :
✓ Longueur totale………………….…78.00 m.
✓ Largeur totale…………….………..56.90 m.
Dimension des sous-sols
✓ Hauteurs des s/sol …………….….3.50 m.
✓ Hauteurs des entre sol …………4.50 m.
✓ Hauteur total des sous-sols …..… 23.00m.

Le site choisi pour la réalisation du nouveau siège de Falcon Motors est un ancien site qui abritait des constructions avec 5 à 7 mètres de dénivelée. La contrainte admissible à adopter pour l’ouvrage avec 2s/sol sans risque de tassement ou de rupture : La partie haute Osol =3bar avec un ancrage à partir de -16,00m par rapport au niveau du terrain naturel actuel dans le substratum marneux. La partie haute Osol=2,4bar avec un ancrage à partir de -8,00m par rapport au niveau du terrain naturel actuel dans le substratum marneux.

Elaboration d’assemblage

Les assemblages principaux des systèmes structuraux, assurant la stabilité sont :
• Boulons à haute résistance type HR .
• Electrodes ou fil de soudage dont les caractéristiques mécaniques sont au moins équivalentes à celles des nuances d’acier utilisées.
Puisque le site est en zone sismique, seuls les assemblages rigides sont autorisés . Les boulons HR comprend une vis à tige .filetée, une tête hexagonale ou carrée et un écrou en acier à très haute résistance.

Le béton

C’est un matériau constitue par le mélange de ciment avec granulats (sable et pierraille) et de l’eau, tous ces composantes intervient dans la résistance du mélange (béton), On utilise ce matériau à cause de sa résistance à la compression mieux qu’à l’effort de traction. La résistance à la compression du béton est de l’ordre de 20 à 40 Mpa par contre sa résistance à la traction est de l’ordre de 2 à 4 Mpa. Le béton armé c’est l’association de béton avec l’acier pour augmenter sa résistance à la traction (la résistance de béton à la traction est très faible) ; l’acier est d’une résistance à la traction de l’ordre de 200 à 500 Mpa (à savoir sa nuance). L’utilisation du béton dans notre structure est pour la réalisation des fondations (soussol et entresol) et de plancher …etc. Pour la réalisation de l’infrastructure et des planchers, le type de ciment utilisé est le CPA caractérisé par le dosage de 350Kg /m3 dont les autres caractéristiques sont les suivants :
● Poids volumique : ρ=2500kg/mm2;
● Résistance caractéristique à la compression fc28=2.5kg/mm2;
● Résistance caractéristique à la traction ft28=0.21 kg/mm2.

On peut distinguer trois phases dans l’existence d’un projet d’une charpente métallique :
◆ L’étude du projet.
◆ La fabrication et le montage.
◆ L’utilisation future du bâtiment.

Structure horizontale

On désigne par structure horizontale les planchers courants et le plancher terrasse.

Pour notre bâtiment, concernant les planchers courants on a choisi des planchers mixtes à bacs collaborant . Les bacs aciers sont de type PCB60 (c’est une plaque métallique permettant la réalisation d’une dalle béton en toute simplicité). L’épaisseur totale de la dalle BA y compris l’onde, varie entre 7 et 15cm. Les planchers reposent sur un ensemble de poutres et solives métalliques. La liaison entre la dalle, le bac en acier collaborant et la structure porteuse est assurée par des connecteurs. La collaboration repose sur la liaison entre la tôle et le béton, assurée par les embossages Empêchant le glissement relatif entre les deux matériaux. Tout type de revêtement peut être posé sur la face supérieure en béton. Les avantages de ce système constructif sont réels :
– produit manu portable.
– Rapidité de pose.
– Facilité d’ajustage aux dimensions du plancher et des éléments traversant grâce à une fabrication à longueur et une simplicité de découpe.
– après la pose du PCB60 et avant le coulage, on obtient un plancher temporaire qui apporte une sécurité de circulation en phase de construction des bâtiments.
– les plaques métalliques, une fois fixées apportent une étanchéité en phase coulage au regard de la laitance du béton.
– Faible consommation de béton, pour des performances équivalentes à un plancher standard
– avantages du béton armé : robustesse, confort de circulation, réception de tout revêtement de sol ou d’étanchéité, passages de gaines, facilité d’accrochage des plafonds, écran acoustiques,
résistance au feu, …
Détail de la solution :
Tôle de 0,88 mm d’épaisseur ;
Hauteur Totale du plancher : 12 cm ;
Poids nominal de la dalle finie : 220 dan/m2;
Ferraillage : Treillis soudé é Type TS15 sur Toute la surface ;
Enrobage : 2 cm par rapport à la surface ;
Largeur d’application : 0,9 m de part et d’autre de l’appui central ;
Étayage : pas d’étayage.

Plancher terrasse :
Pour le plancher terrasse on a choisi une couverture comprenant :
– Bacs acier ;
– Isolant ;
– Étanchéité (multicouche) elle est considéré comme non accessible et sera calculée pour supporter :
– Le poids propre.
– Les charges climatiques (neige et vent).
– Les charges d’entretien (selon DTR BC 2.2).

Structure verticales

Systèmes de stabilités :
Les palées de stabilité en (x) dans le sens transversal et palées en (x) dans le sens longitudinal, elles assurent la liaison des poteaux et reprennent les efforts dus aux séismes et au vent en les transmettant aux fondations. Le choix des contreventements se fait en fonction des spécifiés du bâtiment :
◆ Fenêtres.
◆ Charges sismiques importante.
◆ Hauteur élevée du bâtiment.