Annexes PFE GC5 EtienneDaelman

DAELMAN Etienne Elève ingénieur de 5ème année

Septembre 2011

Annexes

Centre équestre du Chambord Country Club (France)

Nouveaux locaux de l’association de la prévention de la torture (Suisse)

Rapport de Projet de Fin d’Etudes – Charpente Concept – INSA Strasbourg – Septembre 2011 – Etienne DAELMAN – 5ème année Spécialité Génie Civil

Sommaire Annexe 1 : Valeurs des charges d’exploitation ................................................................................. 2 Annexe 2 : Calcul de la charge de neige, les coefficients ................................................................. 4 Annexe 3 : Calcul de la charge de vent, les coefficients ................................................................... 8 Annexe 4 : Coefficients des combinaisons d’action Ψ et ρ ............................................................. 11 Annexe 5 : Le fluage, coefficient kdef (EC5) ρ (SIA 265) et les classes de service du bois ............. 12 Annexe 6 : Contrainte limite du bois, les coefficients kmod et γM selon l’EC5 ................................. 14 Annexe 7 : Contrainte limite du bois, les coefficients γM/ηM et ηW selon la SIA 265 ...................... 15 Annexe 8 : Plan du centre équestre ................................................................................................. 16 Annexe 9 : Plan du hameau............................................................................................................. 18 Annexe 10 : Composition de toiture, projet Chambord Country Club ........................................... 20 Annexe 11 : Plan du bâtiment inférieur de l’APT ........................................................................... 23 Annexe 12 : Plan du bâtiment Supérieur de l’APT ......................................................................... 24 Annexe 13 : Coefficients de pression et charge de vent .................................................................. 25 Annexe 14 : Composition de dalle de l’APT (toiture et plancher) .................................................. 27 Annexe 15 : Feuille de calculs permettant de calculer les charges climatiques............................. 29 Annexe 16 : Feuille de calculs permettant de vérifier les sections de bois ..................................... 31 Annexe 17 : Modélisation 3D du treillis de l’APT .......................................................................... 35

1


Annexe 1 : Valeurs des charges d’exploitation Valeur des charges d’exploitation selon l’Eurocode 1

2


Valeur des charges d’exploitation selon la SIA 261

3


Annexe 2 : Calcul de la charge de neige, les coefficients Valeur du coefficient thermique Ce selon l’Eurocode 1

Valeur du coefficient de forme de toiture μ selon l’Eurocode 1

4


Valeur des coefficients charge de neige caractéristique Sk,200, Sad et Δs1 selon l’Eurocode 1

5


Valeur du coefficient thermique Ce selon la SIA 261

Valeur du coefficient de forme de toiture μ selon la SIA 261

6


Altitude de référence pour les charges de neige SIA 261

7

Rapport de Projet de Fin d’Etudes – Charpente Concept – INSA Strasbourg Septembre 2011 – Etienne DAELMAN – 5ème année Spécialité Génie Civil

Annexe 3 : Calcul de la charge de vent, les coefficients

Valeur de la vitesse de référence Vb,0 selon l’Eurocode 1 :

8

Rapport de Projet de Fin d’Etudes – Charpente Concept – INSA Strasbourg Septembre 2011 – Etienne DAELMAN – 5ème année Spécialité Génie Civil

Valeur de la longueur de rugosité z0 et de la hauteur minimum zmin selon l’Eurocode 1

Valeur de la hauteur de gradient zg et de l’exposant de rugosité, αr, selon la SIA 261

9

Rapport de Projet de Fin d’Etudes – Charpente Concept – INSA Strasbourg – Septembre 2011 Etienne DAELMAN – 5ème année Spécialité Génie Civil

Valeur de référence de la pression dynamique qpo selon la SIA 261

10


Annexe 4 : Coefficients des combinaisons d’action Ψ et ρ Les coefficients Ψ selon l’Eurocode 0 :

Les coefficients Ψ selon la SIA 260 :

Dans le cas de la résistance ultime des structures les valeurs de γ sont les suivantes : γ

SIA

EC

- Effet défavorable

γG,sup

1,35

1,35

- Effet favorable

γG,inf

0,8

1

Action variable

γQ

1,5

1,5

Action permanente

11


Annexe 5 : Le fluage, coefficient k def (EC5) ρ (SIA 265) et les classes de service du bois Classe de service du bois selon l’Eurocode 5

Classe d’humidité du bois selon la SIA 265

12


Coefficient de fluage kdef selon l’Eurocode 5

Coefficient de fluage ρ selon la SIA 265 Situation des éléments de construction

Bois conditionné

Bois ressuyé ou humide lors de la mise en œuvre

Protégé contre les intempéries

0.6

1

Autres éléments de construction

2

2

13


Annexe 6 : Contrainte limite du bois, les coefficients kmod et γM selon l’EC5 Les valeurs de kmod sont les suivantes, selon l’EC5 : Durée de chargement Classe de durée

Classe de service Exemple

1 (Hbois<13%)

2 (13%
3 (Hbois>20%)

Permanente (>10ans)

Charge de structure

0.6

0.6

0.5

Long terme (6mois à 10ans)

Stockage

0.7

0.7

0.55

Moyen terme (1semaine à 6mois)

Charge d’exploitation

0.8

0.8

0.65

Neige Alt.>1000m Court terme (<1semaine)

Neige Alt.<1000m

0.9

0.9

0.9

Instantanée

Vent neige exceptionnel

1.1

1.1

0.9

Les valeurs de γM sont les suivantes selon l’EC5 :

14


Annexe 7 : Contrainte limite du bois, les coefficients γM/ηM et ηW selon la SIA 265

Situation des éléments

Classe d’humidité

Réduction de la résistance ηw

Eléments protégés des intempéries

1

1,0

Eléments partiellement protégés des intempéries

2

0,8

Eléments directement exposés aux intempéries, humides ou immergés

3

0,6

15


Annexe 8 : Plan du centre équestre

Fermes triangulées des écuries

Portique du manège

Lucarnes du steak house Les lucarnes du steak house sont détaillées sur le schéma suivant :

16


17


Annexe 9 : Plan du hameau Niveau R+1

Sommier intermédiaire plancher Sommier de rive plancher Sommier coursive

18

Solivage coursive Poutre treillis


Toiture

Rive toiture Faitages, noues et arêtiers

19


Annexe 10 : Composition de toiture, projet Chambord Country Club Toiture en pente du hameau/ toiture zinc du Steak house :

Couverture zinc + voligeage

0,22 kN/m2

Contre-lattage de ventilation

0,03 kN/m2

Sur-isolation laine de bois

0,12 kN/m2

Coques préfab. Bois [LIGNATUR LSE] isolées laine bois

0,50 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 1,00 kN/m2

Coursive du hameau :

Platelage

0,18 kN/m2

étanchéité

0,05 kN/m2

lambourdage en pente

0,04 kN/m2

Panneau 3 plis

0,15 kN/m2

Solivage

0,18 kN/m2 0,60 kN/m2

20


Dalle en étage du hameau :

Cloison

0,5 kN/m2

Finition

0,15 kN/m2

Chape

1,65 kN/m2

isolation

0,05 kN/m2

OSB

0,10 kN/m2

Coques préfab. Bois [Lignotrend]

1,00 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 3,60 kN/m2

Coupe de la toiture du manège :

Couverture en zinc

Pannelette

Couverture zinc

0,10 kN/m2

Pannelettes

0,03 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 0,30 kN/m2

21


Toiture des écuries :

Couverture zinc

0,10 kN/m2

Voeligeage

0,15 kN/m2

Pannelette

0,15 kN/m2

Divers suspendus

0,05 kN/m2 0,50 kN/m2

Toiture non isolée du Steak house (IDEM toiture manège):

Couverture zinc

0,10 kN/m2

Pannelette

0,15 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 0,40 kN/m2

22


Annexe 11 : Plan du bâtiment inférieur de l’APT

Sommier supportant la terrasse N°2

Sommier supportant la terrasse N°1 Linteau

Mur ossature

Sommier de chevêtre N°1 Sommier de chevêtre N°3

Sommier de chevêtre N°4

23

Sommier de chevêtre N°2

Mur KLH


Annexe 12 : Plan du bâtiment Supérieur de l’APT

Mur KLH

Membrure inférieure

Sommier de chevêtre N°2 Membrure supérieure

Mur KLH Sommier de chevêtre N°1

Membrure inférieure

Diagonale Poteau Sommier de chevêtre N°3

24


Annexe 13 : Coefficients de pression et charge de vent -

bâtiment supérieur selon la SIA 261 Pignon arrière plan Cpe=-0,5/-0,6 Cpi=±0,1 W=-0,415/-0,498 [kN /m²] Toiture Cpe=-0,6/-0,6 Cpi=±0,1 W=-0,498/-0,498 [kN /m²]

Long pan gauche Cpe=-0,4/-0,35 Cpi=±0,1 W=-0,332/-0,291 [kN /m²]

Long pan droit Cpe=-0,4/0,7 Cpi=±0,1 W=-0,332/0,581 [kN /m²]

Plancher Cpe=-0,25/-0,3 Cpi=±0,1 W=-0,207/-0,249 [kN /m²]

Vent 2

Pignon 1er plan Cpe=0,6/-0,6 Cpi=±0,1 W=0,498/-0,498 [kN /m²]

Vent 1 -

bâtiment inférieur selon la SIA 261

Long pan arrière plan Cpe=-0,4/-0,5 Cpi=±0,1 W=-0,332/-0,415 [kN /m²] Toiture Cpe=-0,6/-0,6 Cpi=±0,1 W=-0,498/-0,498 [kN /m²] Pignon gauche Cpe=-0,6/-0,4 Cpi=±0,1 W=-0,498/-0,332 [kN /m²]

Vent 2

Long pan 1er plan Cpe=0,8/-0,5 Cpi=±0,1 W=0,664/-0,415 [kN /m²]

Vent 1

25

Pignon droit Cpe=-0,6/0,8 Cpi=±0,1 W=-0,498/0,664 [kN /m²]


-

bâtiment supérieur selon l’Eurocode 1 Pignon arrière plan Cpe=-0,3/-1,2 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,144/-0,576 [kN /m²] Toiture Cpe=-0,7/-0,7 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,336/-0,336 [kN /m²]

Long pan gauche Cpe=-1,2/-0,3 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,576/-0,144 [kN /m²]

Long pan droit Cpe=-1,2/0,7 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,576/0,336 [kN /m²]

Plancher Cpe=-0,7/-0,7 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,336/-0,336 [kN /m²]

Vent 2

Pignon 1er plan Cpe=0,7/-1,2 Cpi=+0,2/-0,3 W=0,336/-0,576 [kN /m²]

Vent 1 -

bâtiment inférieur selon l’Eurocode 1

Long pan arrière plan Cpe=-0,3/-1,2 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,144/-0,576[kN /m²] Toiture Cpe=-0,7/-0,7 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,336/-0,336 [kN /m²] Pignon gauche Cpe=-1,2/-0,3 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,576/-0,144 [kN /m²]

Vent 2

Long pan 1er plan Cpe=0,7/-1,2 Cpi=+0,2/-0,3 W=0,336/-0,576 [kN /m²]

Vent 1

26

Pignon droit Cpe=-1,2/0,7 Cpi=+0,2/-0,3 W=-0,576/0,336 [kN /m²]


Annexe 14 : Composition de dalle de l’APT (toiture et plancher) Plancher bâtiment haut :

Lino

0,05 kN/m2

OSB 15mm

0,10 kN/m2

Caisson

0,68 kN/m2

Remplissage laine de bois

0,135 kN/m2

Pavatherm + KN

0,145 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 1,25 kN/m2

Toiture bâtiment haut :

Etanchéité

0,10 kN/m2

Isolation laine de roche

0,33 kN/m2

Gaine de ventilation

0,20 kN/m2

Caisson

0,60 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 1,35 kN/m2

27


Toiture terrasse bâtiment bas :

Dallettes béton

1,10 kN/m2

Etanchéité

0,10 kN/m2

Isolation laine de roche

0,64 kN/m2 0 kN/m2

Etanchéité provisoire Gaine de ventilation

0,20 kN/m2

OSB 15mm

0,10 kN/m2

Caisson

0,38 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 2,62 kN/m2

Toiture entre étages bâtiment bas :

Isolation 140mm

0,17 kN/m2 0 kN/m2

Etanchéité provisoire Gaine de ventilation

0,20 kN/m2

OSB 15mm

0,10 kN/m2

Caisson

0,50 kN/m2

Divers suspendus

0,10 kN/m2 1,15

28

kN/m2


Annexe 15 : Feuille de calculs permettant de calculer les charges climatiques  Selon l’EC1, cas du projet de l’APT NEIGE C2

zone Sk,2 0 0 m SA d

0,65 [kN/m 2] 1,35 [kN/m2]

Alt. projet:

450 [m]

Ds1 = Ds2 =

0,250 [kN/m2] 0,000 [kN/m2]

Sk1 =

0,90 [kN/m2]

Sk2 =

0,65 [kN/m2]

Ce= CT= μ=

1,20 Coefficient d'exposition 1,00 Coefficient thermique 0,80 Coefficient de forme de toiture S=Ce*Ct*μ*S k,n =

0,86

[kN/m 2]

VENT Vitesse de référence Zone 1 2 3 4 5

vb [m/s] 22,0 24,0 26,0 28,0 36,0

zone

zone 1

vb [m/s]

22,0

Hauteur de référence Catégorie terrain (0, II, IIIa, IIIb, IV)

Guadeloupe r air= [m/s] z e=

Cat. IIIa

1,225 kg/m3

6,80 [m]

z 0=

0,200

z min=

5,000

k r=

0,209

c r=

0,738

Pression dynamique de pointe q p vitesse moyenne du vent

turbulence vent

29

c 0=

1,000

vm =

16,242

sv =

4,60596338

lv =

0,284

qb=

0,16 kN/m2

qp =

0,48 kN/m 2


 Selon la SIA 261, cas du projet de l’APT NEIGE Alt. projet:

450

m

d altitude

0

m

450

m

h0 Ce= CT= μ=

1,20 Coefficient d'exposition 1,00 Coefficient thermique 0,80 Coefficient de forme de toiture

  h 2  sk  1   0    0.40kN / m2  0.90kN / m2   350  

sk

1,06

admis

1,06

qk  .Ce  CT  sk

q k,n

1,02

kN/m2

VENT z (hauteur sur sol)

6,80

Catégorie terrain

III

zg

450

ar

0,23

 z C h  1.6     zg 

   

ar

  0.375   

0,92

qp0

0,90

0,82

30

m

2

Ch

qp

m

kN/m2

kN/m 2

kN/m 2


Annexe 16 : Feuille de calculs permettant de vérifier les sections de bois  Selon l’EC1, cas de la membrure supérieure du bâtiment supérieur de l’APT Données GL 28hl

fm,k ft,0,k

19,5

ft.90,k

0,45

28

k géo

31

Mpa Mpa Mpa

f c,0,k fc,90,k fv ,k

b h Iy (mm4) Iz (mm4) iy (mm-3) Dimensions(mm) iz (mm-3) L Leff λy λz kmod Coefficients γM Hauteur flexion kh Hauteur traction kh risque selon y risque selon z λrel,y λrel,z flambement βc ky kz kc,y kc,z σm,crit (Mpa) Déversement λrel,m kcrit Flexion bi axial km

26,5 3 3,2

240 296 5,19E+08 3,41E+08 85,4 69,3 4600,0 4600,0 53,8 66,4 0,8 1,25 1,07 1,07 oui oui 0,87 1,08 0,10 0,91 1,12 0,86 0,70 336,6 0,29 1 0,7

Mpa Mpa Mpa

E0,mean E0.05 Gmean

12600 10200 780

fm,d ft,0,d ft.90,d fc,0,d fc,90,d fv ,d

section rectangulaire

Mpa Mpa Mpa

17,92 12,48 0,288 16,96 1,92 2,048


Sollicitations aux ELU

Flexion

Tranchant

Compression

Traction

My,d (KN.m) σm,y,d (Mpa) Mz,d(kN.M) σm,z,d (Mpa) Vz,d (kN) τm,d (Mpa) Nx,d (KN) σc,0,d (Mpa) Ny,d (KN) σc,90,d (Mpa) Nx,d (KN) σt,0,d (Mpa) Ny,d (KN) σt,90,d (Mpa)

26,10 7,45 0,00 0,00 25,20 0,53 478,6 6,74 0 0,00 514,7 7,25 0 0,00

Vérifications des contraintes

Hauteur traction

kh*ft,0,d 13,39

σt,0,d (Mpa) 7,25

% de travail 54,09419674

OK

Hauteur flexion

kh*fm,d 19,23

σm,d (Mpa) 7,45

% de travail 38,7

OK

Deversement

kcrit*fm,d 17,92

σm,d (Mpa) 7,45

% de travail 41,6

OK

Flambement

min(kc,y;kc,z)*fc,0,d 11,9

σc,0,d (Mpa) 6,74

% de travail 56,5

OK

Effort tranchant

fv ,d 2,048

τm,d (Mpa) 0,53

% de travail 26,0

OK

Compression perpendiculaire

fc,90,d 1,9

σc,90,d (Mpa) 0,0

% de travail 0,0

OK

Traction perpendiculaire

ft,90,d 0,3

σt,90,d (Mpa) 0,0

% de travail 0,0

OK

% de travail 99,61 87,87 73,77

flexion oblique flexion selon y

flexion+traction axiale flexion+compression axiale

32

sollicitation simple

OK OK OK

Combinaison de sollicitations


 Selon la SIA 261, cas de la membrure supérieure du bâtiment supérieur de l’APT

Données Caractéristiques GL28h de résistance:

b h A Iy Iz Wy Wz iy Dimensions(mm) iz l ky l kz l. dévers. Y l. dévers. Z ly lz hw Coefficients ht gM/h m kh,y kh,z l rel y l rel z bc Hauteur flexion ky kz kc y kc z sm,crit sm,crit l rel,m,y Déversement l rel,m,z km,y km,z

33

E0,mean = E0,5%= fm,k= fm,d = ft,0,d = fc,0,d =

12000 10200 28,0 18,5 14,0 17,0

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2

240 mm 282 mm 67680 mm2 448515360 mm4 324864000 mm4 3180960 mm3 2707200 mm3 81,498 mm 69,36 mm 4600 mm 4600 mm 4600 mm 4600 mm 56,4 66,3 1 1 1,5 BLC 1.70 pour le massif 1,078425663 1 0,90 1,06 0,1 0.20 pour BM 0,93 1,09 0,84 0,72 339,69 MPa 551,05 MPa 0,29 0,23 1 1

Gmean = E90,mean =

500 N/mm2 300 N/mm2

fv,d = ft,90,d = fc,90,d =

1,8 N/mm2 0,15 N/mm2 2,70 N/mm2

fm,d ft,0,d ft,90,d fc,0,d fc,90,d fv,d

18,5 14 0,15 17 2,7 1,8

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2


Sollicitation aux ELU My,d (KN.m) σm,y,d (Mpa) Flexion Mz,d(kN.M) σm,z,d (Mpa) Vz,d (kN) Tranchant τm,d (Mpa) Nx,d (KN) σc,0,d (Mpa) Compression Ny,d (KN) σc,90,d (Mpa) Nx,d (KN) σt,0,d (Mpa) Traction Ny,d (KN) σt,90,d (Mpa)

26,90 8,46 0,00 0,00 26,70 0,59 539,00 7,96 0,00 0,00 572,60 7,96 0,00 0,00

Vérifications des contraintes

traction

ft,0,d 14,0

σt,0,d (Mpa) 8,0

% de travail 56,9

OK

flexion/y flexion/z

km*kh*fm,d 20,0 18,5

σm,d (Mpa) 8,5 0,0

% de travail 42,4 0,0

OK OK

Flambement/y Flambement/z

kc*fc,0,d 14,3 12,3

σc,0,d (Mpa) 8,0 8,0

% de travail 55,6 64,9

OK OK

Effort tranchant

fv ,d 1,8

τm,d (Mpa) 0,6

% de travail 32,9

OK

Compression perpendiculaire

fc,90,d 2,7

σc,90,d (Mpa) % de travail 0,0 0,0

OK

Traction perpendiculaire

ft,90,d 0,2

σt,90,d (Mpa) % de travail 0,0 0,0

OK

Traction + flexion Compression + flexion Compression + flexion

34

% de travail 99,27 97,99 64,33

flexion oblique flexion selon y

OK OK OK

sollicitation simple

Combinaison de sollicitations


Annexe 17 : Modélisation 3D du treillis de l’APT

35

Annexes PFE GC5 EtienneDaelman

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