Etude d'une halle metallique avec pont roulant

EPIGRAPHE

« Notre plus grande gloire n'est point de tomber, mais de savoir nous relever chaque fois que nous tombons. »

CONFUCIUS

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Je dédie ce travail :

- A Mon père MADIA NGITUKA LIMA ;

- A Ma mère BULAMATADI NGANULA ;

- A Mon frère MADIA Exaucé ;

- A Mes soeurs MADIA Pétronelle et MADIA Gloire.

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REMERCIEMENT

Au terme de notre second cycle passé à l'institut national du bâtiment et des travaux publics (I.N.B.T.P.) en sigle, nous tenons à exprimer notre gratitude auprès de tous ceux qui nous ont accompagnés jusqu'à ce jour et ont su taillé la pierre que nous sommes aujourd'hui d'une manière ou d'une autre.

Nous rendons grâce à l'éternel notre DIEU, qui nous a conduits aux bouts de nos efforts par la réalisation de ce présent travail.

Nos remerciements vont à l'égard du Professeur Dr. Ir MUTONDO WA MUTONDO Rufin qui a accepté de diriger ce travail. Nous remercions aussi l'Assistant Ir ZENGA MBALA Fils pour le sens d'ouverture des connaissances dont nous avons pu bénéficier tout au long de ce travail.

Nous tenons à remercier aussi tout le corps professoral de l'I.N.B.T.P. en général et ceux de la section travaux publics (T.P.) en particulier pour le sens de responsabilité dont il ont fait preuve tout au long de notre Cursus académique . Nous remercions également tous les membres du corps académique, scientifique et administratifs de l'I.N.B.T.P. pour leur encadrement à notre égard.

Enfin, nous remercions également nos compagnons de chemin pour le précieux temps passé ensemble au sein de l'Institut National du Bâtiment et des Travaux Publics.

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Que tous ceux qui de près ou de loin, ont contribué à ma formation, trouvent dans ces lignes l'expression de ma profonde et sincère gratitude.

Nous vous disons tous un GRAND MERCI !

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AVANT-PROPOS

Il est d'accoutumé demander à chaque étudiant finaliste du second cycle de l'institut national du bâtiment et des travaux publics(I.N.B.T.P) en sigle de rédiger un travail de fin d'étude en vue de l'obtention d'un diplôme d'Ingénieur. C'est ainsi que dans le but de la rédaction du travail de fin d'étude, nous avons opté pour l'Etude d'une halle métallique avec Pont roulant.

Cette rédaction a été minutieusement faite par une recherche bibliographique approfondie sans quoi, le risque serait de remettre en cause la cohérence même du travail.

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O. INTRODUCTION

La charpente métallique est un domaine très large et vaste dans le milieu de la construction, l'acier utilisé dans les constructions pèse moins lourd et nécessite des murs moins épais et des fondations moins profondes qu'une construction en béton armé, et sa réalisation peut être beaucoup plus rapide que les autres alternatives, par exemple les planchers et les éléments structurels d'un bâtiment classique de 8 étages peuvent être construits jusqu'à 40% plus rapidement qu'une solution alternative en béton arme.

D'autres avantages des structures métalliques sont les suivants :

+ La possibilité de fabriquer intégralement les éléments d'ossature en atelier avec une grande précision et une grande rapidité, le montage sur site sera effectuée soit par soudage ou par boulonnage.

+ La grande résistance de l'acier à la compression et la traction ce qui permet de réaliser des éléments de grandes portées.

+ L'adaptation plastique offre une grande sécurité.

Parmi les inconvénients on peut citer :

+ Les possibilités architecturales limitées par rapport aux constructions en béton armé.

+ Mauvaise tenue de l'acier au feu cela exige des mesures de protections délicates.

+ Nécessité d'entretien régulier, et des éléments contre la corrosion.

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1. PROBLEMATIQUE

Les bâtiments à ossature métallique sont de plus en plus présents dans les ouvrages de génie civil du fait qu'ils sont moins lourds que ceux en béton armé. Dans le cadre de notre travail de fin d'étude, nous nous sommes intéressées à étudier une halle métallique avec pont roulant.

Pour y parvenir, il est impérieux de répondre à quelques questions en rapport avec la démarche entreprise. Il s'agit notamment de connaitre le fonctionnement du pont roulant, de calculer les forces induites par ce pont sur la structure, de fixer sur ce le type d'assemblage à prévoir entre les éléments de la structure, de prendre en compte les effets dynamiques provoqués par le déplacement de la grue le long du pont roulant, etc... Voici autant des questions qui devront sans faille trouver des réponses dans le dit travail.

C'est ainsi que nous allons étudier le portique pour une halle à simple travée. Cette halle devra posséder une très bonne rigidité dans le sens longitudinal et transversal, car les chemins de roulement des ponts roulants doivent être bien rigides.

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2. HYPOTHESES

? La vérification de la résistance des éléments de la halle sera dictée par la classe de leurs profilés ; une analyse plastique sera nécessaire pour les profilés de classe I et II.

? La justification des lisses se fait suivant la condition de la flèche.

? Lors de l'évaluation du vent sur le portique, on ne retiendra que l'action du vent exercé sur long pan (présentant la plus grande surface du maitre-couple).

? Le calcul de la traverse et du poteau se fait après calcul du poteau en tenant compte des sollicitations les plus défavorables de ces éléments.

? Les assemblages calculés sont des assemblages boulonnés par platine d'extrémité.

3. INTERET DU SUJET

Ce sujet revêt d'un intérêt capital dans la mesure où il donne à la communauté estudiantine de l'INBTP, un outil pratique leur permettant de se lancer dans le domaine de la construction Métallique notamment dans celle des halles métalliques avec pont roulant sans trop de difficultés.

4. PLAN SOMMAIRE

Notre travail se subdivise en 10 chapitres répartis comme suit :

· Le premier chapitre : Expose la présentation du travail ; le choix des matériaux et leurs caractéristiques ; les normes utilisées ainsi que les principes de pré dimensionnement et de vérification de la résistance

· Le deuxième chapitre : Est consacré à l'étude de l'action du Vent.

· Le troisième chapitre : Porte sur l'étude des éléments secondaires de la halle à savoir : panne ; lisse ; potelet.

· Le quatrième chapitre : Parle de la conception du pont roulant, du choix du type de solution

· Le cinquième chapitre : Porte sur le dimensionnement du pont

roulant, du choix du type de rail,

· Le sixième chapitre : Traite le système de contreventement

· Le septième chapitre : Traite le portique

· Le huitième chapitre : Porte sur l'étude des tiges d'ancrage et de la plaque d'assisse.

· Le neuvième chapitre : Met en évidence le calcul de la fondation.

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? Le dixième chapitre : Parle du calcul d'assemblage.

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Notations utilisées

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? : Elancement réduit.

.

CHAPITRE I

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I. PRESENTATION DU TRAVAIL

I-1- PRESENTATION DE L'OUVRAGE :

Le bâtiment qui fait l'objet de

notre étude est un entrepôt métallique à simple rez de chaussée dont les caractéristiques se présentent comme suit :

Dimensions géométriques :

Entrepôt Industriel			Hauteur total
9 m		Longueur
42 m		Largeur
16 m		Hauteur du poteau
7,5m		Hauteur du pont roulant
5,5m		Distance entre portique
6m		Angle d'Inclinaison de la toiture
10,62^0

TABLEAU N°1

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Figure n°1 : Vue en 3D

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Figure n°2 : Vue en élévation Long Pan

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Figure n°3 : Vue en plan toiture

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Figure n°4 : Vue en élévation pignon

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I-2- REGLEMENT ET MATERIAUX :

I-2-1- Règlements:

· NV 65 : Pour l'étude du vent ;

· Eurocode 1 : Pour l'action induite par le pont roulant ;

· Eurocode 3 : Pour l'étude et les vérifications des ossatures métalliques ;

I-2-2- Matériaux utilisées :

ACIER DE CONSTRUCTION
Nuance d'acier	S235
Limite élastique	f = 2 5 MP a
Résistance à la traction	f = 60MP a
Densité Volumique	Kg 7850
	p = m3
Module d'élasticité longitudinale	E = 210 000 MPa
Module d'élasticité transversale	G = 81 000 MPa
Coefficient de Poisson	y = 0,3

TABLEAU N°2

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BETON
Classe de résistance du béton	C 25/30
Résistance à la compression
Résistance à la traction
Densité volumique B.A.
Densité volumique Béton non armé
Coefficient de retrait

TABLEAU N°3

I-3- LOGICIELS UTILISES :

- Robbot Millinium ; - Autocad.

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CHAPITRE II

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II. ETUDE DU VENT

II-1- INTRODUCTION :

Certains aspects nécessaires pour déterminer les actions du vent sur une structure dépendent du site, de la disponibilité et de la qualité des données météorologiques, du type de terrain, etc... Il est possible de recourir à des essais en soufflerie et/ou à des méthodes numériques dûment validées afin d'obtenir des informations concernant les charges, à l'aide de modèles appropriés de la structure et du vent naturel. Pour le calcul des constructions, on suppose que la direction d'ensemble moyenne du vent est horizontale.

II-2- EVALUATION DE LA PRESSION DU VENT

D'après les normes NV65, la pression du vent découle de la formule suivante :

P = qh × KS × K_m × ä ×C_r

Tel que :

qh : pression dynamique agissant à la hauteur h.

k_s : coefficient de site. k_m : coefficient de masque. ä : coefficient de réduction. C_r : coefficient résultant

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Lorsque la construction a une hauteur inférieure à 500 m, la pression dynamique qh se trouve comme suit :

Avec

q10: pression dynamique de base (agissant à la hauteur h=10m) ;

h : hauteur du point considéré.

La norme NV 65 définit trois zones ayant chacune des pressions dynamiques différentes repris dans le tableau ci-dessous :

Tableau N°4 : Pression dynamique de base q10

Région de la RDC	Pressions Normales	Pressions Extrêmes
Région I : Kin, Bas- Congo, Bandundu	40 daN/m^2	70 daN/m^2
Région II : 2 Kassai , Equateur	50 daN/m^2	87,5 daN/m^2
Région III : 2 Kivu, Katanga, Province O.	60 daN/m^2	105 daN/m^2

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La ville province de Kinshasa, le Bas Congo ainsi que le Bandundu sont de la ZONE 1.Il est important de tenir compte de la nature du site d'implantation, les valeurs des pressions dynamiques de base normales et extrêmes doivent être multipliées par le coefficient du site Ks. Les valeurs des coefficients du site sont données dans le tableau ci-dessous suivant la nature du site (protégé, normal, exposé).

Tableau N°5 : Coefficients du Site

Types de sites	Région I	Région II	Région III
Site protégé	0,8	0,8	0,8
Site normal	1,0	1,0	1,0
Site exposé	1,35	1,30	1,25

Les règles NV65 considèrent trois types de sites :

1. Site protégé. Exemple : Fond de cuvette bordé de collines surtout son pourtour et protégé ainsi pour toutes les directions du vent.

2. Site normal. Exemple: Plaine ou plateau de grande étendue pouvant présenter des dénivellations peu importantes, de pente inférieure à 10 % (vallonnements, ondulations).

3. Site exposé. Exemples : Au voisinage de la mer ; le littoral en général (sur une profondeur d'environ 6 km) ; le sommet des falaises ; les îles ou presqu'îles étroites. A l'intérieur du pays : les vallées étroites où le vent s'engouffre etc...

Lorsqu'une construction est masquée partiellement ou totalement par d'autres constructions ayant une grande probabilité de durée. Une réduction d'environ 25% de la pression dynamique de base peut être appliquée dans le cas où on peut compter sur un effet d'abri résultant de la présence d'autres constructions. Mais pour des raisons de sécurité on prend généralement Km = 1.

Le vent est irrégulier, surtout au voisinage du sol, et ne souffle pas avec la même vigueur simultanément en tout point d'une même surface ; la pression moyenne diminue donc quand la surface frappée augmente. On en tient compte en multipliant la pression dynamique par un coefficient réducteur (ä) fonction de la plus grande dimension, horizontale ou verticale, de la surface offerte au vent afférente à l'élément considéré dans le calcul.

Remarque :

La totalité des réductions autorisées par les règles: effet de masque et de dimension ne doit en aucun cas, dépasser 33 %. (WV.65, art. 1,245)

II-3- CALCUL DES COEFFICIENTS DE PRESSIONS RESULTANTS Cr

L'action élémentaire unitaire exercée par le vent sur une des faces d'un élément de paroi est donnée par un produit Cr q, dans lequel :

· q désigne la pression dynamique fonction de la vitesse du vent ;

· Cr coefficient de pression résultant fonction des dispositions de la construction.

Le coefficient de pression résultant se calcule comme suit : Cr = Ce - Ci.

Avec Ce : Coefficient de pression extérieur. Ci : Coefficient de pression intérieur.

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Une des faces d'un élément appartenant à une construction est dite soumise à une pression (ou à une surpression) lorsque la force normale à cette face est dirigée vers elle. Dans ce cas, par convention, c'est positif.

Elle est dite soumise à une succion (ou à une dépression) lorsque la force est dirigée en sens contraire. Dans ce cas, par convention, c'est négatif.

Pour calculer les coefficients de pressions Ce et Ci d'une construction, on détermine d'abord les rapports de dimensions donnés tels que :

et =

Ces valeurs permettent de déterminer les coefficients en

faisant la lecture des abaques (Annexe I).

II-3-1- Coefficient de pression extérieure ce

> Parois Verticales : - Face au Vent Ce = +0.8
Figure n°5

- Face sous le Vent Ce = -

> Versants de toiture

Le coefficient Ce est déterminé par le diagramme suivant la direction du vent en

fonction de et de l'inclinaison de la toiture (Annexe II).

? Convention des signes

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Figure n°6

II-3-2- Coefficient de pression intérieure ci

Le coefficient de pression intérieure « Ci » se calcule en prenant en compte la perméabilité des parois qui permet à l'effet du vent de se manifester à l'intérieur du bâtiment par une surpression ou une dépression.

La perméabilité des parois

A

a

b

B

Figure n°7

On considère trois catégories des constructions : Construction fermée :

Construction partiellement ouverte : Construction ouverte : u~35% .

? Convention des signes

Figure n°8

Les coefficients de calculs ne seront déterminés que pour le cas où la construction est fermée, à une paroi ouverte au vent, sous le vent (normale à la direction du vent), sous le vent (parallèle à la direction du vent) et partiellement ouverte. Pour tous les autres cas, nous les verrons directement dans les calculs.

? Parois verticale

CONSTRUCTION FERMEE : ~5%

Sur chacune des parois on appliquera : Soit une pression, soit une dépression. Pression : Ci = +0.6 (1.8 - 1.3 y₀) ; Dépression : Ci = - 0.6 (1.3 y₀ - 0.8)

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CONSTRUCTION A UNE PAROI OUVERTE :

· Paroi ouverte au vent

Paroi ouverte ( u >_ 35%): Ci = -0.6 (1.8 - 1.3 y_o) ; Parois fermées ( u <_ 5%) : Ci = +0.8

Figure n°9

· Paroi ouverte sous le vent (normale au vent) Paroi ouverte ( u >_ 35%): Ci = +0.6 (1.8 - 1.3 y_o) ; Parois fermées ( u <_ 5%) : Ci = - (1.3 y_o - 0.8)

Figure n°10

· Paroi ouverte sous le vent (parallèle au vent) Paroi ouverte ( u >_ 35%): Ci = +0.6 (1.8 - 1.3 y_o) ; Parois fermées(: u <_ 5%) : Ci = - (1.3 y_o - 0.8 )

Figure n°11

CONSTRUCTION PARTIELLEMENT OUVERTE :

On applique sur les faces intérieures des différentes parois soit des surpressions soit des dépressions par interpolation pour chaque direction du

Vent entre les actions intérieures de mêmes signes déterminés selon que la construction est fermée ou ouverte.

Ou

Versant de toiture

Les coefficients de pression intérieures " Ci " pour la toiture est le même que ceux des parois intérieures fermées.

ACTION D ENSEMBLE

Cette action permet de calculer les éléments principaux assurant la stabilité de l'ouvrage : portiques, contreventements, poteaux, etc. L'action d'ensemble du vent soufflant dans une direction donnée sur une construction est la résultante géométrique de toutes les actions sur les différentes parois. Pour certains ensembles, elle peut se décomposer :

· suivant la direction horizontale du vent en une composante Traînée, produisant un effet d'entraînement et de renversement ;

· suivant une direction verticale ascendante, en une composante U Portance, produisant un effet de soulèvement et, éventuellement, de renversement.

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II-4- APPLICATION

Longueur : 42 m ;

Largeur : 16 m ;

Hauteur : 7,5 m ;

Hauteur de la ferme : 1,5 m ; Hauteur totale : 9 m.

Lieu d'implantation du hangar : Kinshasa / Nsele.

Nature du site : Normal ; Construction : Non masqué

Ouvertures : Paroi AB : Une ouverture de (5x5) m.

Parois BC et AD : 3 ouvertures de (2x1) m (à chaque 42m).

C

7.5

D

E

F G

2x1

2x1

2 x1

42.0

2x1

2x1

9.0m

B

A

5x5

16 m

Figure n°12

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II-4-1- Pré dimensionnement

? Panne : ? Poteau :

II-4-2- Calcul des perméabilités des parois (ì %)

Partant du calcul de la perméabilité des parois, nous arriverons à connaitre si la construction est fermée, ouverte, ou partiellement ouverte.

? Parois AB : ouverture de (5×5) m.

5% < ì (19%) < 35% = la paroi AB est partiellement ouverte.

? Parois BC, et AD : Trois ouvertures à chaque face de (2×1) m.

= 1.9% < 5% = les parois BC, et AD sont fermées.

? Paroi CD : sans ouvertures.

ì = 0% < 5% = la paroi CD est fermée.

II-4-3- Rapport des dimensions

II-4-4- Calcul des coefficients (y ) :

On trouve ces coefficients en lisant aux abaques se trouvant dans l'annexe partant des rapports des dimensions.

Vent normal à la grande face Sa (y )

=

=

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Vent normal à la petite face Sb (

II-4-5- Calcul des coefficients de pression

Ici on ne présentera que le tableau des résultats, étant donné qu'il s'agit simplement de l'application des formules déjà étalée ci-haut.

Tableau N°6. Tableau Récapitulatif des coefficients de Pressions

Direction Vent		Parois verticales				Versant des Toitures
		AB	BC	CD	AD	EF	FG
00	Ce	+0,81	-0,31	-0,31	-0,31	-0,30	-0,30
	Ci	-0,21	+0,60	+0,60	0,60	-0,60	-0,60
	Cr	+1,0	-0,91	-0,91	-0,91	-0,90	-0,90
90^0	Ce	-0,5	+,0,80	-0,50	-0,50	-0,35	-0,65
	Ci	+0,3	-0,39	-0,39	-0,39	-0,39	-0,39
	Cr	-0,8	+1,19	-0,2	-0,20	+0,15	-0,26
180^0	Ce	-0,31	-0,31	0,8	-0,31	-0,30	-0,30
	Ci	+0,42	-0,25	-0,25	-0,25	-0,25	-0,25
	Cr	-0,73	-0,20	+1,05	-0,20	-0,20	-0,20

Tableau N°7. Tableau Récapitulatif des coefficients à retenir pour le calcul

	Parois verticales			Versant des Toitures
	AB	BC et AD	CD	EF	FG
Pression	+1,0	+1,19	+1,15	+0,15	+0,15
Dépression	-0,8	-0,91	-0,91	-0,90	-0,90

Lorsque : -0.20 < c <0 Lorsque : 0 < c < +0,15

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II-4-6- Etude du vent dans le cas ou la construction est fermée Le tableau récapitulatif des résultats se présente comme suit : Tableau N°8. Tableau Récapitulatif des coefficients de Pressions

		Parois Verticales				Versant des toitures
		AB	BC	CD	AD	EF	FG
00	Ce	+0,8	-0,31	-0,31	-0,31	-0,30	-0,30
	Cipre	+0,42	+0,42	+0,42	+0,42	+0,42	+0,42
	Cidep	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20
	Crpre	+0,38	-0,73	-0,73	-0,73	-0,72	-0,72
	Crdep	+1,00	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20
90^0	Ce	-0,50	+0,80	-0,50	-0,50	-0,35	-0,65
	Cipre	+0,30	+0,30	+0,30	+0,30	+0,30	+0,30
	Cidep	-0,30	-0,30	-0,30	-0,30	-0,30	-0,30
	Crpre	-0,50	+0,50	-0,80	-0,80	-0,65	-0,95
	Crdep	-0,20	+1,10	-0,20	-0,20	-0,20	-0,35

Les Actions à retenir pour le calcul sont tels que :

Tableau N°9. Tableau Récapitulatif des coefficients à retenir pour le calcul

	Parois Verticales		Versant des Toitures
	AB et CD	BC et AD	EF	FG
Pression	Cr = +1,00	Cr = +1,10
Dépression	Cr = -0,5	Cr = -0,8	Cr = -0,65	Cr = -0,95

II-4-7- Calcul de la pression dynamique du vent

P= (valable si h
Pression dynamique du vent à une hauteur h

: Coefficient du site

: Coefficient de masque

: Coefficient de réduction

Etant donné que notre hangar sera érigé à Kinshasa (Zone I),

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 34

Tableau N°10. Tableau des Coefficients de réductions des éléments :

Elément	Dimension correspondante
Panne	6,00 m	0,86
Ferme	16 m	0,80
Poteau	7,50 m	0,845
Potelet	9,00 m	0,83
Lisse	6,00 m	0,86

II-4-8- Pression dynamique revenant a chaque élément

Panne :

Panne :

Ferme : Ferme : Poteau : Potelet :

Lisse :

II-5- EVALUATION DES ACTIONS D'ENSEMBLES DE LA STRUCTURE Données :

L= 42 m ; l = 16 m ;

Pression dynamique du vent extrême : Ve = 70 daN/m² ?

Poids total du bâtiment estimé à 50 .

II-5-1- Calcul du coefficient de majoration dynamique

v Avec T : période propre du mode fondamental

d'oscillation de la structure donnée dans les règles N.V.65.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 35

Pré dimensionnement :

P=

I_y=13670cm⁴ ; v

( v )

Pas de majoration dynamique, on prend II-5-2- Vent sur long pan (grande face)

Coefficient de réduction :

Coefficient de pression intérieure : Coefficient de pression extérieure : Pressions verticales :

Versant de toiture :

Figure n°13

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 36

Calcul de la force de trainée : Action de Renversement.

T=

E

Avec a(h -- f): est la surface de la face verticale frappée par le vent appelée (maitre couple).

E

Avec ^btg : est la projection verticale de la toiture frappée par le vent (maitre

z

couple).

Calcul de la portance : Action du Soulèvement

E

Calcul du Moment de Renversement

Bras de levier

La force de portance est appliquée à la distance :

Calcul du moment stabilisant

W = 16 x 42 x 50 = 33600 daN (Poids du bâtiment) ;

M.=Wx^b=268800daNm=268.8tm.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 37

.

Il faut dimensionner les semelles de fondation de manière à ce que leurs poids soient au minimum de : 40t - 33,6t = 6,4 t.

Nombre des poteaux : 2

Le poids d'une semelle en béton doit être égal à :

Le volume du béton nécessaire est de : (semelle de 1m² par 0,16m

de profondeur).

Pour des raisons pratiques et de sécurité ; on opte pour une semelle de 1m² par 0,6m de profondeur.

Le poids total de la construction sera : W=0.6

Le poids total de la construction sera : W= 336000 + 24 000 = 576000 daN. II-5-3- Vent sur pignon (petite face)

Surface du pignon : Sb= 16

Coefficient de réduction :

Coefficient de pression intérieures : Ci = +0.42 (au vent)

Ci = -0.20 (sous vent) Coefficients de pressions extérieures : Ce = +0.80 (au vent)

Ce = -0.31 (sous vent)

Versant de Toiture : Ce = -0.30 (les 2 versants).

Calcul de la force de trainée

T=

?

Valable uniquement

si la condition suivante est vérifiée :

Calcul de la portance

Moment de renversement

( ) ( ) ( )

Moment stabilisant

La stabilité d'ensemble est vérifiée dans le sens transversal.

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CHAPITRE III

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III. ETUDE DES ELEMENTS SECONDAIRES

III-1- INTRODUCTION :

Dans ce chapitre, on va vérifier la résistance des profilés choisis, aux différents efforts. Les éléments concernés par cette étude sont : les pannes, les potelets, les lisses de bardage. Les formules de vérification utilisées sont tirées de `l'EUROCODE 3 PARTIE 1' règles de conception et de calcul des structures en acier.

III-2- CALCULS DES PANNES:

III-2-1-Hypothese de calcul:

Les pannes sont des profils en I ou U qui ont pour fonction de supporter la couverture elles sont disposées parallèlement à la ligne de faitage dans le plan de versant.

- Chaque panne repose sur 2 appuis de distance L=6m

- L'entraxe entre les pannes d=2,04m.

- La pente de chaque versant est á=10,62°.

- Les pannes sont en acier S235.

- la hauteur de poinçonnement est de 1,5m.

Figure 14 : schéma disposition des pannes sur la ferme

III-2-2- Détermination des sollicitations :

Figure 15 : Disposition d'une panne sur un versant

- Charge permanente :

On a une Couche d'aluminium d'épaisseur 2 mm ; ñ = 2780 kg/m³

Panneaux sandwiche: On a une couche de matériaux composites sandwichs d'épaisseur 20mm. ñ = 80 kg/m³

Poids propre de la panne (IPE) : GP = ? a déterminer.

-surcharge climatique : - Charge du vent :

( )

( )

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 41

En mètre linéaire ;

- Surcharge d'entretien (d'exploitation): p=

La surcharge d'entretien (P= 1 KN) soit 100 Kg, est transformée en surcharge uniformément repartie pour des raisons de calcul, en égalisant les deux moments maximaux du a Q et aux charges ponctuelle P.

; p =

III-2-3- Pré dimensionnement des pannes :

H= l/40=6000/40 = 150 mm.

Distance des fermes = 6000 mm.

D'après le tableau on prend IPE160.

Soit IPE160, on a : p=15.8 kg/m = 158 N/m.

Charge Permanente (G) = Poids propre de la panne + Poids de la couverture.

G = 158 N/m +

Charge variable : On retient l'action dû au vent d'intensité

Vn = 67.32 kg/m = 673.2 N/m.

III-2-4- Principes de dimensionnement des pannes :

Les pannes sont dimensionnées par le calcul pour satisfaire simultanément :

- Aux conditions de résistance.

- Aux conditions de flèche. Condition de résistances:

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 42

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 43

Il suffit de vérifier après avoir calculé le moment de flexion Mx du aux charges f et w et le moment de flexion My du aux charges t, que les contraintes de flexion 6fx + 6fy, correspondant a ces moments, satisfaisant a : 6fy + 6fz < 6e.

Combinaisons:

Qmax = (1,35 G + 1,5 N/m
On a des pannes déviées:

cos á = N/m

sin á = N/m

III-2-5- Dimensionnement des pannes

Pour la vérification des contraintes, on doit dans un premier temps vérifier la classe du profilé pour connaitre la méthode de calcul.

Tableau N°11 : Dimensions du profilé IPE 160

Choix du profilé IPE 160

- Classe de l'âme fléchie :

v

v

L'âme du profilé est de classe I.

- Classe de la semelle comprimée :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 44

La semelle du profilé IPE 160 est de classe I. Donc le calcul se fera suivant la Méthode plastique.

Tableau N°12 : Caractéristiques du profilé IPE 160

La vérification des contraintes peut autrement être écrite de la manière suivante : ; Avec

On a 0.2 . O.K

Etant donné que la vérification des contraintes en flexion déviée vérifie, on maintient notre profilé IPE 160.

Vérification de la flèche

Le calcul se fait à l'ELS ; les combinaisons des charges sont tels que : Combinaisons:

1. Qmax = G + Qentr=304+444.4 =748.4 N/m

cos á = N/m

sin á = N/m

Condition de vérification :

- Flèche verticale suivant l'axe z-z : Panne reposant sur 2 appuis.

OK

- Flèche verticale suivant l'axe y-y : Panne reposant sur 2 appuis.

OK

N.B : Dans la plus part des cas la vérification au cisaillement est vérifiée pour les profilés laminés dès que la vérification au moment fléchissant est satisfaite. Vérification au Déversement

- Moment Ultime :

- Moment résistant au déversement :

; Pour les classes 1 et 2,

L'élancement réduit ? v

v d' où :

v v v D'où on tire

, on a IPE 160 :

[ ( ]

)

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 45

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 46

1⁶.⁰8⁰

2 1t 1. [^1+20 16 J 0.74

-4 =

[1 + _aLT (-4 --0.2) +-]

ALT ALT

= 0.5[ 1+ . 1 1. -- . +

1 . ]

2

(P_T-J

III-3- CALCUL DE L'ECHANTIGNOLLE :

II-3-1- Introduction :

L'échantignolle est un dispositif de fixation permettant d'attacher les pannes aux fermes.

Le principal effort de résistance de l'échantignolle est le moment de renversement dû au chargement (surtout sous l'action de soulèvement du vent).

Représentation de l'échantignolle :

Figure n°16

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 47

II-3-2- Dimensionnement de l'échantignolle :

L'excentrement « t » est limité par la condition suivante : 2 (b/2) = t = 3 (b/2)

Pour IPE 160 :

b = 8.2 cm et h = 12 cm

8.2 = t = 12.3 cm

Soit t = 10 cm.

Qy = Ve = -117.81 daN/m

Ry = (Qy X ly)/2= 2 X (117.81X 6.0)/2 = 353,43 daN.

- Calcul du moment de renversement : Mr = R X t = 353,43 X 10 = 3534,3 daN.cm

Dimensionnement de l'échantignolle :

Figure n°17

- Calcul de l'épaisseur de l'échantignolle :

; Prenons la ligne de l'échantignolle a = 15 cm, on a :

J6XW ech = J

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 48

Figure n°18

III-4- CALCUL DES LISSES DE BARDAGE : III-4-1- Hypothèse de calcul :

Les lisses de bardage sont constituées de poutrelles (IPE, UAP)

ou de profils minces pliés. Disposé horizontalement, elles reposent sur les poteaux

de portique ou éventuellement sur des potelets intermédiaires. L'entraxe des lisses

est déterminé par la portée admissible des bacs de bardage.

La lisse de bardage la plus sollicitée à les caractéristiques suivantes :

- La portée suivant long pan : l=6m

- L'écartement entre les lisses : d=1.5m

- Chargement uniforme suivant les deux axes

- La lisse est déposée sur deux appuis simples

Disposition des lisses de bardages

Figure n°19

III-4-2- Détermination des sollicitations : -Suivant l'axe yy' : charge permanente ;

Poids propre de bardage panneaux sandwiche : Gps=0.17 1.5=0.25KN/m Poids propre de la lisse : Gl= ? à déterminer

GT=Gps+Gl KN/m

-Suivant l'axe zz' : effet de vent ; Vent Normal : Vn = 40.5 daN/m²

Vent Extreme : Ve =

III-4-3- pré dimensionnement de la lisse :

On dimensionne la lisse de bardage sous la condition de la flèche « f_z » ;

On prend un UPN 120

Tableau N°13 : Caractéristiques du profilé UPN 120

III-4-4- Vérification de la flèche suivant l'axe yy':

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 49

III-4-5- Vérification de la résistance de la lisse a l'effort tranchant:

Combinaison des charges à l'ELU : - Suivant l'axe yy' : T=

- Suivant l'axe zz' : F = 1,5 V_e = 0,159 KN

? Calcul de l'effort tranchant :

? Calcul de la résistance au cisaillement :

v

Avec

Profil en U :

v =100,34 KN

III-4-6- Vérification de la lisse a la flexion bi-axiale :

Choix du profilé UPN 120

- Classe de l'âme fléchie :

v

v

L'âme du profilé est de classe I.

- Classe de la semelle comprimée :

; La semelle est de classe I

On vérifie : ;

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 50

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 51

III-5- CALCUL DES POTELETS : III -5-1-hypothèse de calcul :

Les potelets sont le plus souvent des profilés en I ou H destinés à rigidifier le

bardage et résister aux efforts horizontaux du vent. Leurs caractéristiques varient en

fonction de la nature du bardage et de la hauteur de la construction.

Le potelet le plus sollicité à des caractéristiques suivantes :

- L'écartement entre les potelets : d=4m.

- Chargement uniforme suivant les deux axes.

- Les potelets sont articulés en tête et en pied.

- hauteur de potelet : L =9 m.

- poids propre d'une lisses: Gl= 13,4 daN/m.

- poids du bardage : 0.17KN/m2.

- Poids propre de potelets : G= ? KN /m.

Figure n°20

III -5-2-Détermination de sollicitation :

- Charges verticales Permanentes :

Poids propre des bardages panneaux sandwichs : Gps = 0,17 x 12 x 4 Poids propre de la lisse en IPE 160 : G1 = 0,134 x 5 x 4 = 2,68 KN Poids propre du potelet : Gp = ?

La somme des charges permanentes verticales est : T= Gps + G1 + Gp.

- Charges horizontales : Effet du vent Vn = 39,5 daN/m²

Ve = 39,5 x 1,75 = 69,125 daN/m²

La force horizontale de calcul est : Vn = 39,5

III -5-3- Pré dimensionnement des potelets:

f = 5 x^Vnx14<f = 1 ~1 > 1000xVnxl3 = 1000x158x

Y 384 EIy adm 200 Y 384 E 384

1428 cm⁴

On adopte IPE O 180 dont les caractéristiques sont comme suit :

Tableau N°14 : Caractéristiques du profilé IPE0 180

G1= 21,3 daN/m ; G1= 21,3 x 9m = 1,917 KN d'où T = 8,16 KN + 2,68 KN + 1,917 KN =12,757 KN

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 52

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 53

III-5-4- Vérification à la résistance à l'effort axial de compression:

Classe de la section transversale :

- Ame fléchi :

- Semelle Comprimé :

Donc le profilé IPE O 180 est de classe 1

.

Condition à satisfaire :

N = 1,35

(Résistance plastique de la section brute).

N = 0.K.

III-5-5- Vérification à la résistance à l'effort tranchant:

Calcul de l'effort tranchant :

V =

Calcul de la résistance plastique au cisaillement :

( v )

III-5-6- Vérification à l'instabilité de forme de flambement :

On vérifie que :

On vérifie si le poteau flambe suivant l'axe de forte inertie yy' :

; Comme la longueur totale de flambage est egal à la hauteur du potelet,

on aura :

.

L'élancement réduit A,= ⁿ ==1,29 1,30 ;

n

.

L'élancement réduit A,= nkz = ",1G = 0,77 0,8 ;

n

Le coefficient de flambage Kz avec la courbe de flambage c ( cfr Traité de génie civil tome10 Pg235). Kz = 0,66

La résistance ultime au flambage :

Nb= K_Z x f_y x A = 0,66 x 235 Z x 2710 mm` = 420321N = 420,321 KN

mm

La vérification montre que le potelet ne flambe pas selon l'axe de faible inertie zz' : N = 17,22 KN < Nb = 420,321 = 382,11 KN.

Par conclusion, notre potelet le plus sollicité résiste au flambement.

Le coefficient de flambage Ky avec la courbe de flambage b ( cfr Traité de génie

civil tome10 Pg235). Ky = 0,42

La résistance ultime au flambage :

Nb= Kyx fyxA=0,42x235 NZx2710mm2=267477N=267,477KN

mm

La vérification montre que le potelet ne flambe pas selon l'axe de forte inertie :

N = 17,22 KN < Nb = 267,477 = 243,16 KN.

YMO 1,1

On vérifie si le poteau flambe suivant l'axe de faible inertie zz' :

~kZ = tKz ; Comme les lisses sont distantes de 1,5m on a lKz = 1500mm d' où :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 54

CHAPITRE IV

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 55

IV. CONCEPTION DE L'OSSATURE PORTEUR DU PONT

ROULANT

IV-1- GENERALITES SUR LE PONT ROULANT

Un pont roulant est un appareil de manutention permettant le levage et le transfert de charges lourdes. Les ponts roulants sont généralement installés dans des halles industrielles ou leur prolongement à l'air libre. Ils permettent la manutention de la charge dans tout l'espace de ces halles. Ils sont installés en hauteur et circulent sur des rails fixés sur des poutres de roulement en acier, reposant sur des poteaux.

La voie de roulement : est la structure porteuse de l'engin de levage, constituée de deux poutres de roulement et ses supports, les deux poutres parallèles surmontées d'un rail spécial et sur lesquelles circule le pont roulant.

La poutre de roulement : est l'élément porteur longitudinal de la voie, les poutres de roulement sont des poutres simples ou continues. Leurs appuis sont constitués par des poteaux en treilles

Représentation du pont roulant.

Figure n° 21

IV-1-1- Principaux Mouvements :

Les différents mouvements d'un pont roulant ; levage, direction, translation, orientation ; sont assurés par les mécanismes décrits ci-après.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 56

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 57

Figure n°22

- Levage :

Le mécanisme de levage assure la montée et la descente de la charge ; il est essentiellement constitué d'un moteur, d'un frein, éventuellement d'un frein de sécurité, d'un réducteur, d'un tambour pour l'enroulement du câble de levage ou, lorsqu'il s'agit d'un palan à chaîne, d'une noix ou pignon à chaîne pour l'entraînement de celle-ci. Il est désigné par l'un des deux termes suivants :

? « palan », lorsque ses éléments constitutifs forment un ensemble compact. Il

est utilisé notamment sur les poutres roulantes, les ponts et les portiques. ? « treuil de levage », lorsque ses éléments constitutifs sont distincts. Il est

utilisé principalement sur les appareils bipoutres.

- Direction :

Le mécanisme de direction assure le déplacement du/des chariots porte palan, ou du/des chariots porte-treuil perpendiculairement au sens de déplacement du pont.

- Translation :

Le mécanisme de translation assure le mouvement du pont roulant sur les chemins de roulement. Ce mouvement est assuré :

? Soit par un moteur commandant un arbre de transmission relié aux galets de roulement.

? Soit par deux ou quatre moteurs synchronisés entraînant chacun un galet de roulement.

Notation :

Ces trois mouvements selon trois axes orthogonaux permettent au crochet ou à l'organe de préhension de desservir n'importe quel point du volume défini par le débattement maximal des différents mouvements. Pour obtenir certaines trajectoires de la charge, on est parfois conduit à ajouter un degré de liberté supplémentaire : l'orientation.

- Orientation :

Le mécanisme d'orientation ou de giration assure la rotation de la charge autour d'un axe vertical ; il peut être intégré au chariot porte-treuil, à l'organe de préhension (crochet à rotation motorisée) ou à un accessoire de levage.

Un pont roulant est constitué de plusieurs parties qui sont les suivantes :

· Une ossature comprenant les poutres principales, les sommiers ou boggies ;

· Un palan comprenant un chariot, 4 galets, un crochet et un moteur ;

· Une commande servant à la mise en route du chariot.

IV-1-2- Sollicitations du Pont roulant :

L'ossature est généralement réalisée en mécano soudure et peut être soumise à deux types de sollicitations ; verticales et horizontales.

- Sollicitations verticales :

Elles sont dues au poids propre des éléments du matériel ou à la charge de service, elles ont 4 causes principales :

· Sollicitations dues au soulèvement de la charge ;

· Soulèvement plus ou moins brutal de la charge de service ;

· Accélération et décélération sur le mouvement de levage ;

· Chocs dus aux roulements sur les voies.

- Sollicitations horizontales :

Elles sont diverses comme :

· Les effets d'inertie qui agissent sur les accélérations de mouvement (soit de direction et ou de translation) ;

· Les réactions horizontales transversales dues au roulement, quand un galet roule sur un rail il apparait un couple résistif, ce couple représente les deux réactions horizontales qui apparaissent aux galets ;

· Les efforts supplémentaires, ce sont les efforts dus aux tamponnements ;

· Les efforts horizontaux s'exercent sur la charpente au moment du choc d'un pont contre les butoirs.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 58

IV-2- CHOIX DE LA SOLUTION RETENUE :

L'analyse de besoin conduit à définir les fonctions de services attendues d'un produit, à chaque fonction de service correspondent des fonctions techniques et à chaque fonction technique correspondent des solutions technologiques. Donc on commence par choisir les solutions principales du système à concevoir. Pour y arriver on débute par choisir une solution principale du système ensuite par choisir les solutions des sous-ensembles du système.

IV-2-1-Choix de la solution principale : IV-2-1-1- Pont roulant posé

L'appareil roule sur deux voies de roulement constituées par un rail qui repose sur une poutre de roulement reprise sur les poteaux du bâtiment ou de l'aire de travail ou de stockage par l'intermédiaire de corbeaux (pièce en forme de trapèze rectangle métallique ou en béton qui assure la liaison entre le chemin de roulement et le poteau). Pour une portée donnée (inférieure à 30 m) et une hauteur sous ferme donnée, c'est le type de pont qui permet d'obtenir la meilleure hauteur de levage.

Figure n°23

IV-2-1-2- Pont roulant Suspendu

L'appareil roule sur l'aile inférieure d'un profilé repris directement sur les fermes du bâtiment. Ces chemins de roulement peuvent comporter plus de deux voies de roulement. Ils peuvent en outre être équipés de plusieurs moyens de levage pour desservir toute la surface du bâtiment. Dans le cas de portée très importante on installera donc plutôt ce type de matériel.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 59

Figure n°24

IV-2-1-3- Portique

L'appareil roule sur deux voies de roulement constituées par un rail fixé directement au sol. Ils sont reliés par deux jambes ou palées. Ces portiques sont installés dans le cas où le bâtiment ne pourrait supporte les réactions qu'entraînerait l'installation d'un pont roulant ou si les transformations nécessaires s'avéraient très onéreuses, il en serait de même s'il n'y avait pas de bâtiment du tout (parc extérieur). Un déport des poutres de roulement permettant d'aller chercher des charges à l'extérieur des rails déroulement est possible, il se nomme, dans ce cas, portique à avant-bec.

Figure n°25

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 60

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 61

IV-2-1-4- Semi- Portique

L'appareil roule sur deux voies de roulement. L'une est constituée par un rail au sol, alors que l'autre s'appuie sur la charpente du bâtiment et roule sur un chemin de roulement aérien. Cette formule est utilisée le plus souvent en complément d'un pont roulant important qui assure la liaison entre les postes équipés chacun d'un semi-portique.

			Figure n°26

Voici donc 4 types de ponts roulants différents. Le choix aurait pu se porter sur n'importe lequel d'entre eux tant il est vrai que les différences sont minimes. Cependant, le portique a été écarté car ses palées de fixation réduisent la portée, le portique n'a pas été retenu. Le choix du pont roulant bipoutre posé s'est définitivement imposé car dans le plan il y a les espaces pour les chemins de roulement posé et le pont roulant bipoutre a des capacités plus élevé que le pont roulant mono poutre.

IV-2-2-Choix des solutions principales des sous-ensembles : IV-2-2-1- Choix des Poutres :

Les poutres de roulement sont généralement en profilés laminées ou en

caisson.

Les profilés possèdent plusieurs avantages qui sont les suivants :

1' S'adapte dans les bâtiments dont les chemins de roulement peuvent être suspendus sous

charpente.

1' Permet une meilleure utilisation de la surface au sol.

1' Possibilité de transfert.

Les caissons possèdent plusieurs avantages qui sont les suivants : 1' Idéal pour les grandes structures.

1' Autorise une portée et une charge plus importante.

La version que j'ai choisie est la version profilée car la portée inférieure à 20 m et le prix des caissons plus haut que le prix des profilés.

IV-2-2-2- Choix des Poteaux :

Les réactions verticales de la poutre de roulement sont transmises directement aux fondations par l'intermédiaire des poteaux : indépendants ou non de ceux de la halle : comme le montre les exemples de la figure. Dans le cas (a) la poutre de roulement est posée sur un corbeau encastré au montant du cadre. Dans le cas (b), le poteau de la poutre de la poutre de roulement est indépendant de celui de la halle. Le cas (c) est une combinaison de deux poteaux, appelée montant à baïonnette. Les cas (b) et (c) conviennent particulièrement bien aux ponts roulants de forte capacité, le cheminement des forces étant le plus direct.

Figure n°27

J'ai choisi le modèle (a), montant avec corbeaux comme modèle type de mon ossature. CONCLUSION :

La méthode adoptée nous a permis de déterminer la solution adéquate pour la réalisation de chaque fonction du système.

Le prochain chapitre présente une étude approfondie pour les solutions pour trouver toutes les informations sur les produits nécessaires.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 62

CHAPITRE V

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 63

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 64

V. ETUDE ET DIMENSIONNEMENT DU PONT ROULANT

V-1- INTRODUCTION

Après avoir choisi les solutions principales du système, nous entamons une partie destinée à expliquer la démarche de dimensionnement utilisée, les principes de calculs retenus, le type de modélisation exploité...etc.

Les étapes de développement de la solution finale seront détaillées. Chacune des étapes sera expliquée et appuyées par des simulations et des études relatives aux concepts étudiées.

À la fin, une étude de fixation de différentes composantes sera nécessaire pour la

fabrication des concepts.

V-1-1-Description de la solution retenue :

Le pont roulant est composée essentiellement par les composants mentionnés dans la figure suivante.

Figure n°28

Parmi les composants les plus importants du pont roulant, nous trouvons :

? Les chemins de roulements (runway) sur lesquels le pont se déplace.

? Les deux sommiers (end carriages) sur lesquels sont fixées les extrémités du pont et qui portent des roues (galets ou live rollers). ces derniers permettent les mouvements de translation du pont.

? Le pont (crane), qui est formé d'une poutre simple ou composée appelée aussi (portée).

·

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 65

Le rail du chariot (track), qui est fixé sur la poutre principale du pont et qui permet les mouvements de direction du chariot

· Le chariot (trolley), qui est surmonté de l'engin de levage (treuil) ce dernier est muni des roues et se déplace latéralement sur le pont

· Le treuil (winch), un engin de levage qui permet la levée et la descente de la charge

· Le moufle (pulley block), un assemblage de poulies muni d'un accessoire d'accrochage et servant à lever et à descendre les charges

· Les butées (stoppers), des pièces métalliques ou de caoutchouc servant d'amortisseurs

· Le crochet (hook), qui est muni d'un linguet de sécurité (mousqueton ou safety latch )

· La boite de contrôle, qui permet de contrôler les différentes manoeuvres du pont roulant.

V-1-2- Choix des matériaux :

La nature du matériau est fonction essentiellement de l'environnement du travail ainsi que de l'intensité de l'activité. On doit aussi en tenir compte des considérations suivantes :

· L'assemblage de la structure : par soudure, par boulons,...

· La résistance aux charges.

· La résistance à la corrosion.

· Le prix de revient.

Plusieurs constructeurs des ponts roulant proposent une gamme variée d'aciers de construction dans le domaine maritime. Ces aciers sont répondus pour leur fiabilité et leur grande durée d'utilisation grâce à leurs propres caractéristiques :

· Ténacité et résistance mécanique.

· Faible sensibilité à la corrosion.

· Résistance aux chocs.

V-1-2-1- Choix des aciers

- Matériaux des profilés :

On choisit les profilés en acier S235 parce qu'il est le plus utilisé dans la construction des structures et parce que, ce matériel nous permet une économie sur les coûts de matière et une mise en oeuvre plus aisée en atelier.

Le S235 est un acier de construction normalisé qui présente une bonne soudabilité, résistance à la corrosion et son prix de revient convenable.

- Matériaux des colonnes de guidages (les rails) :

Ils sont en acier inoxydable au Nikel-Chrome X48CrNi13 .Le chromage assure une grande protection contre l'attaque chimique (corrosion) et l'usure.

- Matériaux des galets :

Le galet de la marque KONECRANES est fabriqué à partir de

La fonte sphéroïdale haute qualité EN-GJS-700(Désignation EN), GGG 70(Désignation DIN) avec les caractéristiques mécaniques et technologiques suivants :

Tableau N°15 : Caractéristiques du galet du type konecrane

V-2- CLASSIFICATION DE MECANISME DE LEVAGE V-2-1- Définition :

La classe de fonctionnement et l'état de sollicitation sont des valeurs d'orientation servant de base aux calculs et correspondant à une longévité moyenne pouvant être attendue pour un usage raisonnable.

V-2-2- Classification des ponts roulants :

Les ponts roulants sont répartis en huit groupes d'engins (A1 à A8) en fonction de leurs classes d'utilisation U0 à U9 (de la moins utilisée à la plus utilisée) et de leurs classes de spectre de charge Q1 à Q4 (de la moins chargée à la plus chargée). Cette classification a été établie par la Fédération Européenne de la Manutention (FEM).

Le tableau donne quelques exemples de classification de ponts roulants les plus

couramment utilisés par combinaison de l'état de charge et de la fréquence d'utilisation.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 66

Tableau N°16 : Description du pont roulant

On a un pont roulant d'entrepôt, donc un état de chargement Q2 à Q3.

V-3- ACTIONS INDUITES PAR LES APPAREILS DE LEVAGE SUR LES
POUTRES DE ROULEMENT

Classement des actions : Les actions induites par des appareils de levage sont classées comme

Actions variables et accidentelles qui sont représentées par différents modèles.

- Actions variables :

Il convient de diviser les actions variables induites par les appareils de levage en actions variables verticales dues au poids propre de l'appareil de levage et à la masse à lever et en actions variables horizontales dues aux accélérations ou décélérations ou à la marche en crabe ou à d'autres effets dynamiques. Les composantes dynamiques induites par différentes charges dues à des masses et à des forces d'inertie sont données en général par des coefficients d'amplification dynamiques qi à appliquer aux valeurs des charges statiques. Fk= qi.F

Où : Fk : est la valeur caractéristique d'une action induite par un appareil de levage ;

q i : est le coefficient d'amplification dynamique.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 67

Tableau N°17 : Tableau de détermination du coefficient d'amplification

dynamique.

V-3-1- Détermination des coefficients d'amplification dynamique : est compris de 0,9 à 1,1 ; prenons

Tableau N°18 : Tableau de Classe de levage de l'appareil

Avec :

('- )

.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 68

V-3-2- Disposition des charges

Disposition des charges engendrées par le Pont roulant

Figure n°29

Disposition de charge de l'appareil de levage en charge pour obtenir un chargement maximal sur la poutre de roulement

Figure n°30

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 69

Disposition de charge de l'appareil de levage en charge pour obtenir un
chargement minimal sur la poutre de roulement

Figure n°31 Ou :

i' Qr, max : est la charge par galet maximale de l'appareil de levage en charge ;

i' Qr max : est la charge par galet d'accompagnement de l'appareil de levage en charge ;

i' ÓQr, max : est la somme des charges maximales Qr, max par poutre de roulement de

L'appareil de levage en charge ;

i' ÓQr max : est la somme des charges d'accompagnement Qr max par poutre de roulement

de l'appareil de levage en charge ;

i' Qr, min : est la charge par galet minimale de l'appareil de levage à vide ;

i' Qr min : est la charge par galet d'accompagnement de l'appareil de levage à vide ;

i' ÓQr, min : est la somme des charges minimales Qr, min par poutre de roulement de

L'appareil de levage à vide ;

i' ÓQr min : est la somme d'accompagnement des charges minimales Qr, min par poutre de

Roulement de l'appareil de levage à vide ;

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 70

Tableau N°19 : Estimation des réactions des galets pour première approche

V-3-2-1- Charges Verticales sur le pont roulant 1) EN CHARGE : (CHARGES MAXIMALES) :

- Masse à lever : 100 KN ;

- Poids du pont = 160 KN ; Poids du Chariot = 40 KN

- Classe de Levage : HC3

- Ecartement des galets : a= 2,5m ; emin = 1,00 m.

- Coefficients d'amplifications dynamiques :

a. ? * +

? * +

b. ? * +

* +

? Pour un galet :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 71

Tableau N°20 : Charges Verticales sur le pont roulant (Charges Maximales)

Charges verticale	La charge d'un galet (KN)
La charge maximale en charge	121
La charge d'accompagnement	50

2) A VIDE (CHARGES MINIMALES) :

c. ? * +

? * +

d. ? * +
?

* +

? Pour un galet :

Tableau N°21 : Charges Verticales sur le pont roulant (à vide)

Charges verticale	La charge d'un galet (KN)
La charge minimale à vide	46
La charge minimale d'accompagnement	65

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 72

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 73

V-3-2-2- Charges Horizontales sur le pont roulant

Charges longitudinales HL,i et charges transversales HT,i produites par les
accélérations et les décélérations de l'appareil de levage :

Les charges longitudinales HL, i produites par les accélérations et les décélérations des structures des appareils de levage résultent de la force d'entraînement au niveau de la surface de contact du rail avec le galet entraînée. Les charges longitudinales HL, i appliquées sur une poutre de roulement peuvent être

calculée de la manière suivante : .

Où :

nr : est le nombre de poutres de roulement ;

K : est la force d'entraînement ;

: est le coefficient d'amplification dynamique.

i : est le nombre entier servant à identifier la poutre de roulement (i = 1,2).

Figure n°32

Le moment M résultant de la force d'entraînement qu'il convient d'appliquer au centre de la masse est contrebalancée par les charges horizontales transversales HT.1 et HT.2 ; Les charges horizontales transversales peuvent être obtenues de la façon suivante :

? .

?

?

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 74

E

a : l'espacement des galets de guidage ou des flasques de galets

l : la portée de la poutre ;

K : est la force d'entrainement ;

ì : est le coefficient de frottement ;

mw : le nombre de système de d'entrainement a un seul galet ; car les appareils de

levage

Modernes ne sont pas équipés d'un système d'entrainement a galet central.

Figure n°33

a. Charges horizontales transversales EQ_r = 242 KN + 100 KN = 342 K

E Q₇

E

E

E

b. Charges horizontales longitudinales

V-3-2-3- Force de Tamponnement lié au déplacement du chariot H = E 0% de la asse à lever + E 0% du c ar o

B2

= 10 KN + 4 KN = 14 KN

V-3-2-4- Charge de fatigues

La charge de fatigue peut-être spécifié comme suit :

r

,i es la valeur a ale de la c arge ca
A est le coefficient de dommage équivalent.

i

Tableau N°22 : Valeurs de Ai selon la classification des appareils de levage.

- Coefficient dynamique :

/¹ = 1 QC1 n 1-e min)1 1 (^1-e₁^mmn)'Pfat,i ^x Qmax,i 2'Pfat,i ²⁺ Q + _2'Pfat,i x Q_h x

[160 + 40 (^{16 -}₆11

+ ₁ x 1,1 x 100 x (1612 -61)

Contraintes normales : Q_e = Contraintes de cisaillements :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 75

V-4- DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE DE ROULEMENT

- Travée de l = 6m (sur deux appuis simple) ; - Distance entre galets a=2,50m

? Condition de la flèche a) flèche verticale :

La flèche admissible est :

Figure n°34

[ ] [ ]

Avec :

[ ]

; On prend un HEA 400 compte tenu du

fait que la poutre de roulement doit contenir les rails.

Car le rail doit reposer sur la base de la poutre de roulement.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 76

Tableau N°23 : Caractéristiques du profilé de la poutre de roulement du rail

b) Flèche horizontale :

On tient compte seulement de la semelle supérieure qui est la plus sollicitée a HT,1 ou HT,2.

HT,1 = 10,6 KN

HT,2 = 24,8 KN

Avec :

( 55x1o 3)

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 77

Figure n°35

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 78

V-4-1-Choix de rail

Le choix du rail se fait en fonction de la charge de calcul au galet Fwd.

Figure n°36

? * ( )+

* ( )+

(Pour deux galets).

?

? * ( )+

* ( )+

?

On choisit le rail A55 dont les caractéristiques sont données comme suit :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 79

Tableau N°24 : Caractéristiques du rail

V-4-2- Evaluation des charges

a) Charges Verticales : ? Calcul du Mmax

En utilisant le théorème de barré :

Figure n°37

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 80

?

?

? [? ]

[? ]

?

ü Calcul de Tmax

? [ ( ) ]

[ ]

[ ]

b) Charges horizontales transversales

ü Calcul du Mmax

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 81

Figure n°38

)( )

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 82

(z)

? Calcul de Tmax

L'effort tranchant est max lorsque la charge sera sur l'un des appuis.

c) Charges horizontales Longitudinales

N = HL,i = 13,8 KN

Tableau N°25 : Tableau de Chargement

Les charges	Verticales	Horizontales transversales	Horizontales Longitudinales
RA	95,79 KN	/	/
RB	146,21 KN	/	/
Mmax	227,5 KN.m	37,2 KN.m	/
Tmax	191,58 KN	24,8 KN.m	/
N	/	/	13,8 KN

V-5- VERIFICATION

V-5-1- Combinaison d'Actions

a) Les charges verticales :

- Charge de rail :G1 = 31,8 daN/m ;

- Charge de la poutre de roulement : G2 = 125 daN/m G = G1+ G2 = (31,8 +125) daN/m =156,8 daN/m =1,56 KN/m.

MG

- Les charges variables :

Tableau N°26 : Combinaison des Charges verticales (Les efforts

	Combinaison des efforts	Résultat
E.L.U	1,35G1 + ,5T max	289,476 KN
E.L.S	G1 + T max	193,14 KN

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 83

Tableau N°27 : Combinaison des Charges verticales (Les Moments)

	Combinaison des efforts	Résultat
E.L.U	1,35MG + 1,5 max	350,781 KN
E.L.S	MG + max	234,56 KN

b) Les charges horizontales - Charges Transversales :

Tableau N°28 : Combinaison des Charges Horizontales (Les efforts)

	Combinaison des efforts	Résultat
E.L.U	1,5T max	37,2 KN
E.L.S	Tm ax	24,8 KN

Tableau N°29 : Combinaison des Charges Horizontales (Les Moments)

	Combinaison des efforts	Résultat
E.L.U	1,5 max	55,8 KN
E.L.S	m ax	37,2 KN

- Charges Longitudinales : N = 13,8 KN

V-5-2- Vérification de la flexion bi-axiale :

a

Pour cette vérification, on utilise la condition suivante :[ ^{My,sd 1} + [Mz,sd

¹

Mely,rdJ Melz,rd

Avec :

Moment fléchissant maximal vertical ; Moment fléchissant maximal transversal.

1pour les profilés en H.

Classe du profilé HEA 400 :

Ame de classe I.

Semelle de classe I.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 84

( )

( )

V-5-3- Vérification de la résistance à l'effort tranchant : Pour cette vérification, on utilise la condition suivante :

Vsd, 1 :l'effort tranchant vertical Vsd, 2 :l'effort tranchant transversal

Vsd, 1 = 289,476 KN Vsd, 2 = 37,2 KN

v

· ~' v

Vsd, 1 = 289,476 KN Vsd, 2 = 37,2 KN

V-5-4- Vérification de moment fléchissant et l'effort axial :

Pour cette vérification, on utilise la condition suivante : [ ] [ ] Avec :

a) L'axe y-y'

* + * +

b) L'axe z-z'

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 85

* + * +

V-5-5- Vérification au Déversement :

Pour cette vérification, on utilise la condition suivante :

; Pour les classes 1 et 2,

L'élancement réduit ? v

v d' où :

v v v D'où on tire

, on a HEA400 :

[ ( ]

tf

)

s

) +

(

? =

[ ( ? ) ? ]

= 0.5[

]

( )

;

Donc le moment sollicitant la poutre de roulement est supérieure au moment résistant au déversement ; d' où on met un appui intermédiaire (raidisseur) pour augmenter le moment critique au déversement.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 86

300 )21

1+ 1 (7,34

20 39

1,9

-4 =

[1 + _aLT (-4 --0.2) +- +

ALT ALT

= 0,5[ 1 + 0,21(0,416 -- 0,2) +

, 1 6 ]

2

(^PT^-A_LT)

V-5-6- Vérification à l'écrasement :

Pour cette vérification on utilise la condition suivante : Avec :

2 r1 ^(YMoxcTfed) ] - ry				, Avec Sy: longueur d'appui rigide.
	;

Sy=0,136 m

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 87

V-5-7- Vérification à l'enfoncement local : La condition est que :

) (

*( ) ( )+

( )

[( ) ( ) ( )]

= 758,3 KN

V-5-8- Vérification au Voilement :

v v

Condition non vérifiée.

L'âme ne résiste pas au voilement local, on rajoute donc des raidisseurs transversaux d'une épaisseur de 10mm, soudées avec un cordon de soudure de 8mm, chaque 1m le long du chemin de roulement.

V-5-9- Flambement de la semelle comprimée dans le plan de l'âme :

Avec :

- Aw : Aire de l'âme

Aw = tw(h-2tf ) = 3872mm²

- Afc : Aire de la semelle comprimée :

Afc = b.tf = 5700mm²

- Fy : Limite d'_élasticité de la semelle comprimée : Fy = 235N/mm²

- E : Module d'élasticité

E = 21 10⁴N/mm²

- K : Coefficient pris égal à 0.3 pour une semelle de classe I ;

v

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 88

V-6- CALCUL DU SUPPORT DE CHEMIN DE ROULEMENT

Le chemin de roulement est supporté par une console qui est sollicitée par les efforts suivants :

- Le poids propre de la poutre de roulement et du rail ;

- Les actions verticales et horizontales des galets du pont roulant ;

- Le poids propre de la console elle-même.

V-6-1- Charges Verticales

1. Charge Verticale non pondérée : ( )

(

)

2. Charge Verticale pondérée : ( )

(

)

V-6-2- Charges Horizontales

( )

( )

Figure n°39

V-6-3- Dimensionnement du support du chemin de roulement

Figure n°40

La flèche verticale du chemin de roulement est fixé à :

Tableau N°30 : Caractéristiques du profilé du support de roulement

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 89

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 90

V-6-4- Classe de la section transversale :

a) Classe de l'âme fléchie :

b) Classe de la semelle comprimée :

Donc la section globale est de classe I

V-6-5- Vérification du HEB260 au flambement de la section comprimée dans le

plan de l'âme :

Avec :

Aw = tw(h-2tf ) = 2250mm²

Afc = b.tf = 4550mm²

Fy : Limite d'_élasticité de la semelle comprimée : Fy = 235N/mm²

E = 21 10⁴N/mm²

K : Coefficient pris égal à 0.3 pour une semelle de classe I ;

v

10 235 4550

V-6-6- Vérification des Contraintes :

Pour cette vérification, on utilise la condition suivante :

17,7

v

v

Vsd= P = 355 KN

( ) ( )

( )

V-6-7- Vérification à la flèche :

Figure n°41

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 91

CHAPITRE VI

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 92

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 93

VI. ETUDE DE STABILITE

VI-1-INTRODUCTION :

Les éléments de stabilités (contreventements) ont pour fonctions principales de rependre et transmettre aux fondations les efforts dus aux forces horizontales sollicitant un ouvrage tel que : vent, freinage des ponts roulants, effets de séisme, chocs, etc. L'importance des éléments de stabilités est très grande, elles représentent le facteur principal de la sécurité d'un ouvrage.

VI-1-1- Différents types de Contreventements :

VI-1-1-1- Contreventements de toiture : (poutre au vent)

Les contreventements sont disposés généralement suivant les versants de la toiture comme la montre la figure ci-dessous. Ils sont placés le plus souvent dans les travées de rive. Leurs diagonales sont généralement des cornières doubles qui sont fixées sur la traverse (ou ferme). Leur rôle principal est de transmettre les efforts du vent du pignon aux fondations.

VI-1-1-2-Contreventement de façades: (palée de stabilité)

La palée de stabilité est un contreventement de façade destiné à reprendre les efforts provenant de la poutre au vent et les descendre à la fondation.

VI-1-1-3- Effort du vent sur les pignons :

La transmission des efforts sur le pignon passe successivement du bardage aux lisses, puis aux potelets, puis à la traverse (ferme) du portique de rive. Ce dernier n'étant pas rigide transversalement, il est nécessaire de le stabiliser en construisant un dispositif, tant dans le plan de la toiture (poutre au vent) que dans le plan vertical (palée de stabilité).

Figure n°42

VI-2- CALCUL DE LA POUTRE AU VENT :

Figure n°43

VI-2-1- Efforts Horizontaux en tête de la poutre au vent :

( )

( )

( )

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 94

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 95

D' après l'étude du vent, la valeur de Ce est donné dans le tableau suivant : Tableau N°31 : Valeur des coefficients externes (Ce)

	Ce
	AB	CD
00	+0,81	-0,31
90^0	-0,5	-0,31

?

( )

( )

( )

VI-2-2- Effort de traction dans les diagonales :

On ne fait travailler que les diagonales tendues et on considère que les diagonales comprimées ne reprennent aucun effort, car du fait de leur grand élancement, elles tendent à flamber sous de faibles efforts. Suivant le sens du vent (paroi AB ou paroi CD), c'est l'une ou l'autre des diagonales qui est tendue. Le contreventement de versant est une poutre à treillis supposée horizontale.

Figure n°44

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 96

Avec :

				; D'où

Figure n°45

VI-2-3- Section de la diagonale :

Soit L40×40×4 (A=3,08 cm2) ; Une cornière isolée de 40×40×4 avec boulon de 12 mm et trous de 13 mm convient

VI-2-4- Vérification des diagonales en traction: Condition à vérifier :

Section brute de classe ; on a des boulons de classe 4.8

Section nette au droit des trous.

Section brute : Section Nette :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 97

VI-2-5- Vérification de la panne intermédiaire :

Figure n°46

- Vérification à la flexion bi-axiale :

La condition à vérifier se présente comme suit : ( ) (

) ( )

L'effort de compression est F2 = 1050,32 daN

Qmax = (1,35 G + 1,5 N/m

N/m N/m

(

) ( ) ( )

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 98

- Vérification au Flambement :

y

On vérifie que : < b= Q ;

; Le plan de flambement est le plan z-z'.

?=

La résistance ultime au flambage :

Nb= K xf,xA=0,0

La vérification montre que la panne ne flambe pas selon l'axe de faible inertie :

N = 10,5 KN < = , = ,

VI-2-6- Vérification de la panne sablière :

Figure n°47

- Vérification à la flexion bi-axiale :

La condition à vérifier se présente comme suit : C^Fl ) + ^CMsd,y) + Msd,z

Npl,Rd Mply,Rd Mplz,Rd

L'effort de compression est F1 = 477,5 daN Qmax = (1,35 xG + 1,5 x P) = 1077N/m

N/m

N/m

( ) ( )

( )

- Vérification au Flambement :

On vérifie que : ;

; Le plan de flambement est le plan z-z'.

?=

- La résistance ultime au flambage : Nb=

La vérification montre que la panne ne flambe pas selon l'axe de faible inertie :

N = 4,775 KN .....O.K.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 99

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 100

VI-3- VERIFICATION DE LA PALEE DE STABILITE EN LONG PAN :

Les palées de stabilité doivent reprendre les efforts de vent sur pignons transmis par le contreventement des versants (poutre au vent). On ne fait travailler que les diagonales tendues, comme dans le cas de la poutre au vent.

Figure n°48

Du fait que le système est intérieurement hyperstatique, la diagonale (1) sera considérée comme ne reprenant aucun effort et celle la diagonale (2) reprend les efforts.

Par la méthode des coupures :

·

Figure n°49

Effort de traction dans la diagonale tendue :

· Section de la diagonale :

Une cornière isolée de 40×40×4 avec boulon de 12 mm et trous de 13 mm convient :

Vérification de la diagonale en traction : Condition à vérifier :

Section brute de classe ; on a des boulons de classe 4.8 Section nette au droit des trous.

Section brute : Section Nette :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 101

CHAPITRE VII

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 102

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 103

VII. ETUDE DU PORTIQUE

VII-1-INTRODUCTION :

Le portique est un système porteur d'une halle en charpente métallique, il est constitué d'éléments (traverses - poteaux) liés entre eux. Il a pour fonction première de supporter les charges et actions agissant sur la halle et de les transmettre aux fondations, il assure ainsi la stabilité transversale.

VII-1-1- Schémas Statiques :

Le portique qui constitue l'ossature du bâtiment est composé d'une traverse à âme pleine et des pieds des poteaux encastrés.

VII-2- CALCUL DES SOLLICITATIONS :

La détermination des sollicitations globales affectant les portiques exige un calcul par étapes de toutes les sollicitations élémentaires, engendrées par les diverses actions : charges permanentes, charges d'exploitation, Pont roulant ... Il s'agit ensuite de repérer les combinaisons d'actions les plus défavorables, pour déterminer les sections des profils des pièces.

VII-2-1- Calcul des Sollicitations Sous Charges Verticales (Poids propres de
l'ossature) : Cas I

Figure n°50

Après avoir défini la zone d'influence, on se rend compte que c'est le portique intermédiaire qui doit être étudié. Les charges à prendre en compte sont :

- Poids des pannes ;

- Poids des panneaux Sandwichs et Accessoires ;

Le type de profilé de la traverse et du poteau sont déterminés par pré dimensionnement. L'Analyse des résultats se fait à l'aide du Logiciel Robbobat Millinium Structural.

- Actions :

- Poids propre de la traverse :

Pré dimensionnement de la Traverse

- Poids des pannes (IPE 160) :

- Poids des panneaux Sandwichs et Accessoires : - G' =

- L'action G a appliqué sur le portique sera :

Le portique se présente comme suit :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 104

Figure n°51

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 105

VII-2-2- Calcul des Sollicitations Sous l'effet de la charge d'exploitation :

Cas II

La surcharge d'entretien (P= 1 KN) soit 100 Kg, est transformée en surcharge uniformément repartie pour des raisons de calcul, en égalisant les deux moments maximaux du a Q et aux charges ponctuelle P.

; p =

Le portique se présente comme suit :

Figure n°52

VII-2-3- Calcul des Sollicitations Sous l'effet du Pont roulant :

Deux actions sont à considérer :

- L'action verticale maximum du galet (1) = 355 KN et - le poids propre du chemin de roulement (2)=1,25 KN - P = (1) + (2) = 355 KN + 1,25 KN = 356,25 KN

Figure n°53

- L'action horizontale maximum du galet (RH) = 26,04 KN.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 106

Figure n°54

N.B : Pour le calcul des sollicitations sous l'effet du vent, on ne va retenir que le moment sur appuis qui nous permet de faire la vérification du déversement de la semelle inférieure de la traverse. La vérification du déplacement en tête des poteaux. Deux Cas sont retenus pour le vent, (1) dans le cas où agit une surpression sur long pan ; (2) Le cas où agit une dépression sur le long pan

VII-2-4- Calcul des Sollicitations Sous l'effet du Vent :

Cas III

- Vent Normal :

Le calcul des coefficients Ce et Ci conformément aux règles « Neige et Vent » conduit

aux résultats suivants :

- Actions intérieures :

Dépression intérieure : Ci =

Surpression intérieure : Ci =

- Actions extérieures :

Façade au Vent : Ce =

Façade sous le Vent : Ce = Toiture : Ce =

- Coefficient de réduction :

Deux cas de vent sont à envisager :

? Vent I (Vent sur Long pan avec Surpression intérieure) - Poteau au vent :

- Poteau sous le vent :

- Traverse :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 107

Figure n°55

Figure n°56

? Vent II (Vent sur Long pan avec Dépression intérieure)

- Poteau au vent :

- Poteau sous le vent :

- Traverse :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 108

Figure n°57

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 109

Figure n°58

- Pré dimensionnement du poteau :

VII-2-5- Modélisation et Résultats su robbobat

- Les traverses sont des IPE 300 ;

- Les poteaux sont des HEA 280 ;

- La console en corbeau est un HEB 260.

A. Calcul des Sollicitations Sous Charges Verticales (Poids propres de l'ossature) :

Cas I

Figure n°59

- Chargement :

B. Calcul des Sollicitations Sous l'effet de la charge d'exploitation : Cas II

- Chargement

Figure n°60

C. Calcul des Sollicitations Sous l'effet du Pont roulant : Cas IV - Action Verticale : P = 356,25 KN

- Chargement :

Figure n°61

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 110

- Action Horizontale : RH = 26.04 KN - Chargement :

Figure n°62

Tableau N°32 : Tableau Récapitulatif des résultats

Actions	Charge s KN/m	Réactions d'appuis (KN)						Moments (KNm)
		HA	HB	VA	VB	MA	MB	MC	MD	ME	MG
Charges permanentes (G)	2,94	10,96	-10,96	23,51	23,51	33,26	-33,26	-48,95	26,70	48,95	-27,04
Surcharge d'exploitation (Q)	0,17	0,62	-0,62	1,33	1,33	1,89	-1,89	-2,78	1,44	2,78	-1,53
Charge verticale du pont roulant (V)	356,25 (KN)	12,38	-12,38	351,72	4,53	-17,71	-66,56	-46,16	8,66	26,33	85,82
Charge horizontale du pont roulant (H)	26,04 (KN)	19,05	6,99	2,06	-2,06	70,9	39,33	-33,85	7,13	-13,13	0,85

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 111

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 112

Combinaison des sollicitations :

- Les Moments maximaux sollicitant la traverse sont : Au faitage : 1,35 G + 1,5 V

Aux appuis :

VII-3- VERIFICATION DE LA TRAVERSE:

VII-3-1- Vérification de la résistance de la traverse :

- Au faitage :

Le pré dimensionnement de la traverse nous avait donné un profilé de type IPE 300

;

= 1,1.

		( )

On maintient notre profilé IPE 300. - Aux appuis :

( )

M =

On prend IPE 330 dont

N.B : Ces sections sont provisoires tant que les vérifications du déversement et des conditions de flèche de la traverse ainsi que de l'encastrement en tête de poteau ne sont pas encore vérifiées.

VII-3-2- Vérification de la flèche :

Le calcul de la flèche est réalisé au faitage de la traverse sous la sollicitation non pondérée

Figure n°63

Figure n°64

La flèche est supérieure à la flèche admissible d'où on place des raidisseurs dans l'âme de la traverse.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 113

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 114

Présentation du diagramme de la déformée après avoir placé les raidisseurs

Figure n°65

Partant du diagramme de la déformée, on se rend compte également qu'il n y a pas déplacement en tête du poteau sous l'effet de la charge permanente et du pont roulant.

VII-3-3- Vérification du déversement :

La semelle supérieure de la traverse ne peut pas déverser, sous moment positif, car elle est immobilisée latéralement, bloquée par les pannes.

En revanche, la semelle inférieure peut déverser, sous moment négatif dû au vent (soulèvement de la toiture).

Classe du profilé IPE 300 :

Ame de classe I.

Semelle de classe I.

Pour cette vérification, on utilise la condition suivante :

Le déversement de la traverse n'est possible qu'au niveau de la semelle inférieure car au niveau de la semelle supérieure, la traverse est maintenue dans un état d'équilibre neutre

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 115

par la présence des pannes. D'où on utilise la sollicitation défavorable dû à l'action du vent tendant à soulever la traverse.

; Pour les classes 1 et 2,

L'élancement réduit

v

? v d' où :

v v v D'où on tire

, on a IPE 300

[ ( ]

tf

)

+

* ( )

? =

[ ( ? ) ? ] 0.5[ ]

( ? )

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 116

VII-4- VERIFICATION DU POTEAU:

Les poteaux des portiques sont sollicités :

- A la flexion (sous MC) et à la compression simple (sous N), dans le plan des portiques.

- A la compression simple (sous N), dans le plan des longs pans.

Il y a donc lieu de vérifier les poteaux dans le premier cas au flambement-flexion, et

dans le second cas au flambement simple selon l'annexe E de l'Eurocode 3.

VII-4-1- Vérification du Poteau à la flexion composée :

- Classe du profilé HEA 280 :

Ame de classe I.

Semelle de classe I.

Les efforts le plus défavorables sollicitant le poteau sont tels que :

- N charge permanente = 23,51 KN ; - N exploitation = 351,74 KN

N = 1,35 N charge permanente + 1,5 N exploitation 560 KN

- M =

- Il est à noter que l'effort normal N = 351,74 KN agit partant du point d'application du

pont roulant jusqu'au pied du poteau, raison pour laquelle il a été retenu comme

sollicitation la plus défavorable. Toute fois l'effort en tête du poteau (soit à l'appui C)

vaut 11,34 KN. Si les conditions de vérifications du poteau tiennent pour un effort de

351,74 KN ; on admettra qu'ils tiendront également pour un effort de compression

inférieur à cette valeur.

La condition à vérifier est tel que : (

)

( ) ( )

VII-4-2- Vérification du Poteau à la compression simple dans le long pan : Condition à satisfaire :

;

N = 560 KN

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 117

VII-4-3- Vérification du Poteau au flambement :

On vérifie que :

On vérifie si le poteau flambe suivant l'axe de forte inertie yy' :

; Comme la longueur totale de flambage est égal à la hauteur du poteau,

on aura :

.

L'élancement réduit ?=

Le coefficient de flambage Ky avec la courbe de flambage b ( cfr Traité de génie

civil tome10 Pg235). Ky = 0,78 La résistance ultime au flambage :

Nb=

La vérification montre que le poteau ne flambe pas selon l'axe de forte inertie :

N = 560 KN

On vérifie si le poteau flambe suivant l'axe de faible inertie zz'

; Comme les lisses sont distantes de 1,5m on a d' où :

.

L'élancement réduit ?=

Le coefficient de flambage Kz avec la courbe de flambage c ( cfr Traité de génie civil tome10 Pg235). Kz = 1.

La résistance ultime au flambage :

Nb=

La vérification montre que le poteau ne flambe pas selon l'axe de faible inertie zz' :

N = 560 KN

Par conclusion, notre poteau le plus sollicité résiste au flambement.

VII-4-4- Vérification des déplacements en tête de Poteaux :

L'évaluation des déplacements en tête de poteaux se fait à l'aide du Logiciel Robbotbat. On place des rotules au niveau de la traverse pour limiter le déplacement de la structure.

- Cas de charge : G + Vn(Vent)

En ce qui concerne le vent, on ne retient que _Vn1 (cas de Vent II).

? Chargement

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 118

Figure n°66

? Diagramme de la déformée

Figure n°67

Il n'y a pas déformation en tête du poteau.

Conclusion : On maintient le profilé HEA 280 et IPE 300 comme profilé respectif du poteau et de la traverse.

CHAPITRE VIII

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 119

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 120

VIII. ETUDE DES TIGES D'ANCRAGE

VIII-1- INTRODUCTION :

Dans les ouvrages en charpente métallique, les pieds des poteaux sont liés au massif de fondation par des platines boulonnées à des tiges ancrées dans les fûts, dont le rôle est de reprendre les efforts de traction s'exerçant entre la structure et le massif ; la compression étant reprise par le béton.

On admet que les platines, soumises aux réactions des fondations, risquent de se plier suivant des lignes tangentes au contour des poteaux.

? La détermination de la surface de la platine, est fonction de la contrainte admissible de compression du béton du massif de fondation.

? La détermination de l'épaisseur de la platine, est fonction de la contrainte de flexion calculée au droit de chaque ligne de pliage.

? La détermination des boulons d'ancrage, est fonction des efforts de traction engendrés soit par un soulèvement au vent.

VIII-2- PIEU DE POTEAU ENCASTRE:

Le poteau est sollicité par un effort normal (N) et un moment de flexion (M). Les sollicitations sont tels que :

- N = 560 KN ;

- M = 1.35G+ M = 1.35 X(

L'excentricité e =

VIII-2-1- Dimensionnement de la plaque d'assise

C'est un plat en acier rectangulaire soudé à la base du poteau par un cordon de soudure appliqué sur le contour de la section du profil et constituant le poteau.

Donc les boulons situés sur le côté opposé N sont soumis à un effort de traction et le béton situé du côté de l'effort N est soumis à un effort de compression avec répartition triangulaire.

Donc le centre de poussée se trouve hors du tiers central de la section, et la platine est soulevée à gauche (les boulons de gauche étant sollicité en traction).

Effort de traction sollicitant les boulons de gauche : T = A X °_a

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 121

Figure n°68

Figure n°69

Figure n°70

VIII-2-1-1- Vérification de la contrainte de compression du béton

h '

h -

On a : cra=nxcrbx '

h

Donc l'équilibre des forces est : N + T = C et celui du moment :

( )

La valeur de h' est donnée dans la résolution de l'équation suivante : ; Avec

h = 55 cm ; l = 60 cm ; b = 60 cm .

L'équation du 3ieme degré en h' s'écrit : Et a pour solution :

La contrainte de compression sur le béton est alors :

( )

VIII-2-1-2- Vérification des goujons à la traction :

( )

VIII-2-1-3- Calcul de l'épaisseur de la platine: - Vérification dans la section 1-1 :

Le moment dans la section 1-1 est obtenu grâce au diagramme trapézoïdal des contraintes situé à droite de la section que l'on peut décomposer en un diagramme rectangulaire (1) et un diagramme triangulaire (2).

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 122

Figure n°71

Figure n°72

Les Moments correspondants, pour une bande de largeur unité (=1cm) et d'épaisseur t sont :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 123

( )

( )

Le Module d'inertie de la platine pour b= 1 cm est :

La contrainte de flexion dans la section 1-1 est :

- Vérification dans la section 2-2 :

- Vérification dans la section 3-3 :

Du coté tendu, la platine est soumise à un moment M = 0,10 T (daNm) ; T =

M = 0,10 T = 0,1(16729,02) = 1673 daNm

W =

En conclusion, on choisira une platine de 40 mm d'épaisseur. VIII-2-1-3- Calcul de la tige d'ancrage :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 124

Figure n°73

- Vérification de la résistance de la tige d'ancrage à la traction

( )

( )

Avec 70 KN (l'action du soulèvement du vent) : T=26,59

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 125

CHAPITRE IX

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 126

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 127

IX. CALCUL DE FONDATION

IX-1- INTRODUCTION

Les fondations d'un ouvrage sont les éléments de la structure assurant la transmission des efforts de cette structure sur le sol. La descente de charges permet de connaitre les actions de la structure sur les fondations. La mécanique des sols permet cependant, de son côté, de connaitre l'action du sol sur les fondations. Vis-à-vis du sol, la fondation assumera sa fonction tant que :

- Son équilibre statique est assuré (pas de glissement, de basculement ou d'enfoncement de fondation) ;

- Le tassement n'entraine pas de désordre dans la structure.

IX-1-1-Types de fondation

Il existe deux grands modes de transmission des charges des constructions aux couches de sol sous-jacentes :

- Par fondation superficielle, et

- Par fondation profonde.

Les fondations superficielles sont, par définition, les fondations qui reposent sur le sol ou qui n'y sont que faiblement encastrées. (Semelles, radiers)

Lorsque le sol en surface n'a pas les propriétés mécaniques suffisantes pour supporter les charges par l'intermédiaire de fondations superficielles, soit que sa résistance soit trop faible, soit que les tassements prévus soient préjudiciables à la construction, on fait appel à des fondations profondes ou semi-profondes. (Pieux, puits et barrettes)

IX-1-2- Nature et caractéristique du sol

Elle est déduite de l'expérience acquise sur des réalisations

voisines ou sur des sols bien répertoriés.

Pour le présent travail, le bâtiment sera fondé sur un sol à moyenne compacité.

A priori, on aura les caractéristiques suivantes :

- Contrainte admissible : 0,2MPa

- Angle de frottement interne : 350

- Cohésion interne : 0

- Densité : 20 KN/m3

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 128

IX-1-3- Type de fondation adapté à l'ouvrage

La profondeur du bon sol étant à 2,00m, l'on fondera notre ouvrage superficiellement sur semelles isolées, pour limiter les risques des tassements différentiels car le sol n'étant pas homogène.

IX-2- DIMENSIONNEMENT DES SEMELLES

- N = 560 KN ;

- T = 1,35 G + 1,5 H = 53,86 KN

- M =

h= d + 5 cm ;

d

Par homothétie

Avec a =270 mmm et b =280 mm.

D'où 0,964 et A = 1,45 m

d

Figure n°74

Le poids propre vaut dans ce cas :

Pt = N + Poids propre de la semelle(Psem) + Poids propre du béton de propreté (Pbp)

- Psem =

- Pbp =

- Pt = (560+19,575+17,226) KN = 596,8 KN

L'excentricité e =

Comme e On tiendra compte de l'excentricité lors du calcul du ferraillage de la

semelle.

IX-3- DETERMINATION DES ARMATURES

( )

( )

-

-

- d= 310 mm

- e= 270 mm

- A = 1450 mm

- a= 270 mm

- B = 1500 mm

- b= 280 mm

( ) ; On prend 7 HA 16

( )

; On prend 7 HA 16

Les barres sont espacées de :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 129

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 130

IX-4- PLAN D'ARMATURES

CHAPITRE X

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 131

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 132

X. ETUDE DES ASSEMBLAGES

X-1- INTRODUCTION :

Les assemblages ont pour fonction d'assurer la liaison ou la continuité des composants élémentaires entre eux, en assurant la transmission et la répartition des diverses sollicitations souvent importantes, généralement statiques, mais quelque fois dynamiques (effets de chocs, vibration etc....) entre les pièces, sans générer des sollicitations parasites notamment de torsion afin de réaliser l'ossature de l'ouvrage projeté. Ces organes critiques pour l'ouvrage tant sous l'aspect de l'intégrité structurelle que sous l'aspect économique, doivent être conçus et dimensionnés avec au moins autant de soin que les composants élémentaires.

Les assemblages que nous allons faire dans ce présent travail sont les assemblages boulonnés par platine d'extrémité suivants :

- Poteau - Traverse ;

- Poutre - Poutre (faitage) ;

- Poteau - Poutre (Support du pont roulant).

X-2- ASSEMBLAGE POTEAU-TRAVERSE:

Figure n°75

On a le poteau HEA 280 et la traverse IPE 300.

Sollicitations :

- N = 560 KN ;

- T = 1,35 G + 1,5 Q = 1,35 x 10,96 + 1,5 x 12,38 = 33,366 KN

- M = 135,32 KN.

Figure n°76

- Détermination des efforts dans les boulons : AL = ?

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 133

- Diamètre des boulons : d = 16 mm ; classe 8.8 - f_Ub=800 MPa ;

-

- Résistance de l'assemblage sous l'effort tranchant :

- Résistance de l'âme du poteau en traction :

;

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 134

D'où, il faut placer des raidisseurs dans la zone tendue car

Figure n°77

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 135

- Résistance de l'âme du poteau en compression :

- Résistance de l'âme du poteau au cisaillement :

X-3- ASSEMBLAGE POUTRE-POUTRE:

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 136

Figure n°78

- Résistance de l'assemblage au moment fléchissant :

M = 49 KNm ; T = 7,045 KN

=

- Diamètre des boulons : d = 16 mm ; classe 8.8 - f_Ub=800 MPa ;

-

?

- Résistance de l'assemblage sous l'effort tranchant :

X-4- ASSEMBLAGE POTEAU-POUTRE:

Figure n°79

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 137

Figure n°80

- Détermination des efforts dans les boulons : ?

M = 165,23 KNm T = 33,366 KN

N = 560 KN

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 138

- Diamètre des boulons : d = 16 mm ; classe 8.8 - f_Ub=800 MPa ;

-

- Résistance de l'assemblage sous l'effort tranchant :

- Résistance de l'âme du poteau en traction :

;

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 139

D'où, il faut placer des raidisseurs dans la zone tendue car - Résistance de l'âme du poteau en compression :

- Résistance de l'âme du poteau au cisaillement :

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 140

CONCLUSION

Dans une discipline bien définie, la formation n'est jamais complète, elle est toujours à parfaire. Ce travail de fin d'étude m'a permis de faire une fusion entre mes connaissances théoriques sur la construction métallique et la réalisation complète d'un projet de halle métallique avec pont roulant ; en y ressortissant les différents ponts roulants et en optant à la solution qui convenait le mieux pour notre cas d'étude. En plus, on a eu à dimensionner les différents éléments de notre halle en vérifiant les conditions de résistances et de flèches. Outre cela, on a déterminé les assemblages dans différents lieux de notre halle. Nous osons croire que ce travail pourrait servir de guide à bon nombres de ceux qui aimeraient se lancer dans des projets à ossature métallique. Il faudrait reconnaitre tout de même que comme toute oeuvre humaine, ce travail n'est pas parfait, ainsi nous sommes ouverts aux remarques venant de la part de ceux qui auront eu le temps de lire ce travail.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 141

BIBLIOGRAPHIE

1.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 142

Jean MOREL, Calcul des structures métalliques selon l'EUROCODE 3, Eyrolles, Paris, 1994

2. Manfred A. Hirt et Michel Crisinel, CHARPENTE METALLIQUE : Conception et dimensionnement des halles et bâtiments, Presse polytechnique et Universitaires Romandes(EPFL), Lausanne, 2000

3. Dahmani Lahlou, Calcul des éléments résistants d'une construction métallique, Université Mouloud Mammeri, Tizi-Ouzou, 2009

4. CEN, Eurocode 1 Partie 3 : Actions induites par les appareils de levage et les machines, Bruxelles, 1991

5. i-Reef , Règles de calcul définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes, Edit. S 150, 2007

6. Kaci Fares, Etude et Conception d'un Atelier Mécanique avec deux ponts roulants et bloc administratif R+2, Université M'hamed Bougara Boumerdes, 2014

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 143

LISTE DES FIGURES

Fig. 1 : Vue en 3D de l'entrepôt Industriel.

Fig. 2 : Vue en élévation long pan.

Fig. 3 : Vue en plan toiture.

Fig. 4 : Vue en élévation pignon.

Fig. 5 : Représentation de l'action du vent sur une paroi verticale pour déterminer Ce.

Fig. 6 : Représentation de la convention des signes des coefficients de pressions extérieures

Ce.

Fig. 7 : Représentation d'une face avec les dimensions de ses ouvertures.

Fig. 8 : Représentation de la convention des signes des coefficients de pression intérieures Ci. Fig. 9 à 11 : Représentation des coefficients de pression extérieures dans les différents cas. Fig. 12 : Représentation de la halle pour l'action d'ensemble.

Fig. 13: Représentation du portique avec les directions des forces induites par l'action

d'ensemble.

Fig. 14 : Disposition des pannes sur la ferme.

Fig. 15: Disposition d'une panne sur un versant.

Fig. 16: Représentation de l'Echantignolle.

Fig. 17 : Figure représentant le dimensionnement de l'Echantignolle.

Fig. 18: Figure représentant les éléments de l'Echantignolle.

Fig. 19: Disposition des lisses de bardages.

Fig. 20: Disposition des potelets.

Fig. 21:Représentation du Pont roulant.

Fig. 22:Représentation des mouvements d'un Pont roulant.

Fig. 23:Représentation du Pont roulant posé.

Fig. 24: Représentation du Pont roulant suspendu.

Fig. 25: Représentation du Pont roulant portique.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 144

Fig. 26: Représentation du Pont roulant semi portique.

Fig. 27: Représentation des différents supports du chemin de roulement. Fig. 28: Description de la solution retenue du Pont roulant.

Fig. 29: Description des charges engendrées par le Pont roulant.

Fig. 30: Disposition des charges de l'appareil de levage en charge pour obtenir un chargement maxi.

Fig. 31: Disposition des charges de l'appareil de levage en charge pour obtenir un chargement mini.

Fig. 32: Représentation des charges horizontales sur le Pont roulant.

Fig. 33: Représentation des charges longitudinales sur le Pont roulant.

Fig. 34:Description de la poutre de roulement du Pont roulant.

Fig. 35:Description du profilé de la poutre de roulement.

Fig. 36:Description des charges verticales sur le Pont roulant.

Fig. 37: Description de l'application du théorème de barré sur la poutre de roulement.

Fig. 38: Description des charges horizontales transversales sur la poutre de roulement.

Fig. 39:Représentation du support du chemin de roulement.

Fig. 40: Représentation statique du support du chemin de roulement.

Fig. 41:Shéma statique du support du chemin de roulement avec application de son poids propre.

Fig. 42: Représentation du système de contreventement.

Fig. 43: Description de la poutre au vent.

Fig. 44: Représentation des efforts dans la poutre au vent.

Fig. 45: Représentation de la partie sectionnée de la poutre au vent.

Fig. 46: Description de la panne intermédiaire de la poutre au vent.

Fig. 47: Description de la panne sablière de la poutre au vent.

Fig. 48: Représentation de la palée de stabilité en long pan.

Fig. 49: Représentation des efforts dans la palée de stabilité en long pan.

Fig. 50: Représentation de la zone d'influence du portique le plus chargé.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 145

Fig. 51: Représentation des charges permanentes sur le portique.

Fig. 52: Représentation des charges d'exploitation sur le portique.

Fig. 53:Charge du galet du Pont roulant sur le portique.

Fig. 54:Charge horizontale Max du Pont roulant sur le portique.

Fig. 55:Coefficient de pressions dû au vent de surpression sur le portique.

Fig. 56: Représentation du portique sous les charges de surpressions (Vn1 ; Vn2 ; Vn3) du vent.

Fig. 57: Coefficient de pressions dû au vent de Dépression sur le portique.

Fig. 58: Représentation du portique sous les charges de surpressions (Vn1 ; Vn2 ; Vn3) du vent.

Fig. 59 à 67: Modélisation sur robot du portique sous différentes actions et Vérification de la flèche.

Fig. 68:Représentation de la plaque d'assisse.

Fig. 69: Représentation des sollicitations sur le poteau.

Fig. 70: Diagramme des contraintes.

Fig. 71: Répartition de la plaque d'assisse en section.

Fig. 72: Diagramme des contraintes.

Fig. 73: Représentation de la tige d'ancrage.

Fig. 74: Représentation de la semelle de fondation.

Fig. 75: Assemblage Poteau-Traverse.

Fig. 76:Disposition des boulons sur l'Assemblage Poteau-Traverse.

Fig. 77: Assemblage Poutre-Poutre.

Fig. 78: Disposition des boulons sur l'Assemblage Poutre-Poutre.

Fig. 79: Assemblage Poteau-Poutre.

Fig. 80: Disposition des boulons sur l'Assemblage Poteau-Poutre.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 146

LISTE DES TABLEAUX

Tab. 1 : Dimensions géométriques de l'ouvrage.

Tab. 2 : Caractéristiques de l'Acier.

Tab. 3 : Caractéristiques du béton.

Tab. 4 : Pression dynamique de base suivant les régions.

Tab. 5 : Coefficient du Site.

Tab. 6 : Tableau récapitulatif des coefficients de Pression.

Tab. 7 : Tableau Récapitulatif des coefficients à retenir pour le calcul.

Tab. 8 : Tableau Récapitulatif des coefficients de Pression (Construction fermée).

Tab. 9 : Tableau Récapitulatif des coefficients à retenir pour le calcul (Construction fermée).

Tab. 10 : Tableau des coefficients de réductions des éléments

Tab. 11 : Dimensions du profilé IPE 160.

Tab. 12 : Caractéristiques du profilé IPE 160.

Tab. 13 : Caractéristiques du profilé UPN 120.

Tab. 14 : Caractéristiques du profilé IPE 0 180.

Tab. 15 : Caractéristiques du galet du type Konecrane.

Tab. 16 : Description du Pont roulant.

Tab. 17 : Tableau des coefficients d'amplification dynamique.

Tab. 18 : Tableau de classe de levage de l'appareil.

Tab. 19 : Estimation des réactions des galets pour première approche.

Tab. 20: Charges Verticales sur le Pont roulant (charges Maximales).

Tab. 21 : Charges Verticales sur le Pont roulant (charges Minimales).

Tab. 22 : Valeurs de selon la classification des appareils de levage.

Tab. 23 : Caractéristiques du profilé de la poutre de roulement du rail.

Tab. 24 : Caractéristiques du rail.

Tab. 25 : Tableau de chargement.

Tab. 26 : Combinaisons des charges verticales (Efforts). Tab. 27 : Combinaisons des charges verticales (Moments). Tab. 28 : Combinaisons des charges horizontales (Efforts). Tab. 29 : Combinaisons des charges horizontales (Moments). Tab. 30 : Caractéristiques du profilé du support de roulement. Tab. 31 : Valeurs des coefficients externes (Ce).

Tab. 32 : Tableau Récapitulatif des calculs des sollicitations.

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 147

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 148

Page vierge laissée intentionnellement.

ANNEXE

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 149

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 150

TABLE DES MATIERES

EPIGRAPHE 1

REMERCIEMENT 3

AVANT-PROPOS 5

I. PRESENTATION DU TRAVAIL 13

I-1- PRESENTATION DE L'OUVRAGE 13

I-2- REGLEMENT ET MATERIAUX 18

I-2-1- Règlements 18

I-2-2- Matériaux utilisées 18

I-3- LOGICIELS UTILISES 19

II. ETUDE DU VENT 21

II-1- INTRODUCTION 21

II-2- EVALUATION DE LA PRESSION DU VENT 21

II-3- CALCUL DES COEFFICIENTS DE PRESSIONS RESULTANTS Cr 24

II-3-1- Coefficient de pression extérieure ce 25

II-3-2- Coefficient de pression intérieure ci 26

II-4- APPLICATION 30

II-4-1- Pré dimensionnement 31

II-4-2- Calcul des perméabilités des parois (ì %) 31

II-4-3- Rapport des dimensions 31

II-4-4- Calcul des coefficients 31

II-4-5- Calcul des coefficients de pression 32

II-4-6- Etude du vent dans le cas ou la construction est fermée 33

II-4-7- Calcul de la pression dynamique du vent 33

II-4-8- Pression dynamique revenant a chaque élément 34

II-5- EVALUATION DES ACTIONS D'ENSEMBLES DE LA STRUCTURE 34

II-5-1- Calcul du coefficient de majoration dynamique 34

II-5-2- Vent sur long pan (grande face) 35

II-5-3- Vent sur pignon (petite face) 37

III. ETUDE DES ELEMENTS SECONDAIRES 40

III-1- INTRODUCTION 40

III-2- CALCULS DES PANNES 40

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 151

III-2-1-Hypothese de calcul 40

III-2-2- Détermination des sollicitations 41

III-2-3- Pré dimensionnement des pannes 42

III-2-4- Principes de dimensionnement des pannes 42

III-2-5- Dimensionnement des pannes 43

III-3- CALCUL DE L'ECHANTIGNOLLE 46

II-3-1- Introduction 46

II-3-2- Dimensionnement de l'échantignolle 47

III-4- CALCUL DES LISSES DE BARDAGE 48

III-4-1- Hypothèse de calcul 48

III-4-2- Détermination des sollicitations 49

III-4-3- pré dimensionnement de la lisse 49

III-4-4- Vérification de la flèche suivant l'axe yy' 49

III-4-5- Vérification de la résistance de la lisse a l'effort tranchant 50

III-4-6- Vérification de la lisse a la flexion bi-axiale 50

III-5- CALCUL DES POTELETS 51

III -5-1-hypothèse de calcul 51

III -5-2-Détermination de sollicitation 52

III -5-3- Pré dimensionnement des potelets 52

III-5-4- Vérification à la résistance à l'effort axial de compression 53

III-5-5- Vérification à la résistance à l'effort tranchant 53

III-5-6- Vérification à l'instabilité de forme de flambement 53

IV. CONCEPTION DE L'OSSATURE PORTEUR DU PONT ROULANT 56

IV-1- GENERALITES SUR LE PONT ROULANT 56

IV-1-1- Principaux Mouvements 56

IV-1-2- Sollicitations du Pont roulant 58

IV-2- CHOIX DE LA SOLUTION RETENUE : 59

IV-2-1-Choix de la solution principale 59

IV-2-2-Choix des solutions principales des sous-ensembles 61

V. ETUDE ET DIMENSIONNEMENT DU PONT ROULANT 64

V-1- INTRODUCTION 64

V-1-2- Choix des matériaux 65

V-2- CLASSIFICATION DE MECANISME DE LEVAGE 66

V-2-1- Définition 66

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 152

V-2-2- Classification des ponts roulants 66

V-3- ACTIONS INDUITES PAR LES APPAREILS DE LEVAGE 67

V-3-1- Détermination des coefficients d'amplification dynamique 68

V-3-2- Disposition des charges 69

V-4- DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE DE ROULEMENT 76

V-4-1-Choix de rail 79

V-4-2- Evaluation des charges 80

V-5- VERIFICATION 82

V-5-1- Combinaison d'Actions 82

V-5-2- Vérification de la flexion bi-axiale 83

V-5-3- Vérification de la résistance à l'effort tranchant 84

V-5-4- Vérification de moment fléchissant et l'effort axial 84

V-5-5- Vérification au Déversement 85

V-5-6- Vérification à l'écrasement 86

V-5-7- Vérification à l'enfoncement local 87

V-5-8- Vérification au Voilement 87

V-5-9- Flambement de la semelle comprimée dans le plan de l'âme 87

V-6- CALCUL DU SUPPORT DE CHEMIN DE ROULEMENT 88

V-6-1- Charges Verticales 88

V-6-2- Charges Horizontales 88

V-6-3- Dimensionnement du support du chemin de roulement 89

V-6-4- Classe de la section transversale 90

V-6-5- Vérification du HEB260 au flambement 90

V-6-6- Vérification des Contraintes : 90

V-6-7- Vérification à la flèche 91

VI. ETUDE DE STABILITE 93

VI-1-INTRODUCTION 93

VI-1-1- Différents types de Contreventements 93

VI-2- CALCUL DE LA POUTRE AU VENT 94

VI-2-1- Efforts Horizontaux en tête de la poutre au vent 94

VI-2-2- Effort de traction dans les diagonales 95

VI-2-3- Section de la diagonale 96

VI-2-4- Vérification des diagonales en traction 96

VI-2-5- Vérification de la panne intermédiaire 97

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 153

VI-2-6- Vérification de la panne sablière 98

VI-3- VERIFICATION DE LA PALEE DE STABILITE EN LONG PAN 100

VII. ETUDE DU PORTIQUE 103

VII-1-INTRODUCTION 103

VII-1-1- Schémas Statiques 103

VII-2- CALCUL DES SOLLICITATIONS 103

VII-2-1- Calcul des Sollicitations Sous Charges Verticales (Poids propres de l'ossature) 103

VII-2-2- Calcul des Sollicitations Sous l'effet de la charge d'exploitation 105

VII-2-3- Calcul des Sollicitations Sous l'effet du Pont roulant 105

VII-2-4- Calcul des Sollicitations Sous l'effet du Vent 107

VII-2-5- Modélisation et Résultats su robbobat 109

VII-3- VERIFICATION DE LA TRAVERSE 112

VII-3-1- Vérification de la résistance de la traverse 112

VII-3-2- Vérification de la flèche 113

VII-3-3- Vérification du déversement 114

VII-4- VERIFICATION DU POTEAU: 116

VII-4-1- Vérification du Poteau à la flexion composée 116

VII-4-2- Vérification du Poteau à la compression simple dans le long pan 116

VII-4-3- Vérification du Poteau au flambement 117

VII-4-4- Vérification des déplacements en tête de Poteaux 117

VIII. ETUDE DES TIGES D'ANCRAGE 120

VIII-1- INTRODUCTION 120

VIII-2- PIEU DE POTEAU ENCASTRE 120

VIII-2-1- Dimensionnement de la plaque d'assise 120

IX. CALCUL DE FONDATION 127

IX-1- INTRODUCTION 127

IX-1-1-Types de fondation 127

IX-1-2- Nature et caractéristique du sol 127

IX-1-3- Type de fondation adapté à l'ouvrage 128

IX-2- DIMENSIONNEMENT DES SEMELLES 128

IX-3- DETERMINATION DES ARMATURES 129

IX-4- PLAN D'ARMATURES 130

X. ETUDE DES ASSEMBLAGES 132

X-1- INTRODUCTION : 132

X-2-

ETUDE D'UNE HALLE METALLIQUE AVEC PONT ROULANT Page 154

ASSEMBLAGE POTEAU-TRAVERSE: 132

X-3- ASSEMBLAGE POUTRE-POUTRE: 135

X-4- ASSEMBLAGE POTEAU-POUTRE: 137

CONCLUSION 141

BIBLIOGRAPHIE 142

ANNEXE 149