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CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT D’UNE
TOUR POUR UN PILOTE DE CENTRALE SOLAIRE A
CONCENTRATION DE 100kWth AU BURKINA FASO
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU
MASTER GENIE CIVIL
OPTION : ROUTE ET OUVRAGE D’ART
------------------------------------------------------------------
Présenté et soutenu publiquement le 24 Juin 2013 par
DJIPSU MBANG Eric Thibaud
Travaux dirigés par : Dr Adamah MESSAN
CENTRE COMMUN DE RECHERCHE ENERGIE ET HABITATS DURABLES
Jury d’évaluation du stage :
Président : CISS Abibou
Membres et correcteurs : MINANE J. Remy
Promotion [2012/2013]
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
ii
Je dédie ce travail à ceux qui me sont cher :
Mon père et ma mère
En témoignage de mon amour profond et de mon infinie reconnaissance de tous leurs
sacrifices et soutiens
A mes frères et sœurs
A toute ma famille
A tous mes amis
A tous ceux qui me sont chers…
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
iii
REMERCIEMENTS
Je tiens à exprimer ma gratitude, mon respect profond et mes sincères remerciements à toutes
les personnes qui ont contribuées de près ou de loin à l’élaboration de ce mémoire :
Mon encadreur et enseignant, Dr. Adamah MESSAN pour avoir accepté de
m’encadrer malgré son emploi du temps très chargé.
Pr. François TSOBNANG Conseiller du Directeur Général de 2iE et responsable du
Laboratoire Eco-matériaux et Construction pour ses conseils et sa disponibilité.
Mes vifs remerciements vont, également au Dr. Yao AZOUMAH Directeur du
Centre Commun de Recherche Energie et Habitats Durables pour m’avoir accueilli et
sans qui ce projet n’aurait pas vu le jour.
Mes remerciements vont également à tout le personnel du LEMC pour leur
disponibilité.
Je remercie chaleureusement tous mes camarades étudiants en Master 2 Génie Civil et
Energie pour ces moments uniques que nous avons pu partager durant le déroulement
du stage.
Je remercie mes amis et ma famille, pour leurs encouragements et leur soutien tout
long de mon stage.
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
iv
RESUME
Cette étude consiste à faire une conception et un dimensionnement de la tour d’une centrale
solaire à concentration au Burkina Faso.
La conception et l’étude de cette tour se base sur un ensemble de règles et de normes devant
être respectées afin d’optimiser les paramètres de coût, de sécurité, d’esthétisme. Pour le
choix de la couverture, une dalle pleine a été retenue pour leur facilité de mise en œuvre
quand il s’agit ouvrage de grande hauteur et aussi pour leurs propriétés esthétiques.
Ce projet de CSP4A est d’un projet qui vise à capter les rayons solaire via un champ
d’héliostats placé au Nord de notre tour, ensuite ces rayons renvoyé vers un récepteur qui est
posé sur cette tour et transporté à l’aide d’un fluide caloporteur vers un système de stockage
pour distribution. Ce projet occupe au sol une surface de (144 m²), la tour en elle-même fait
(63,72 m²). Dans cette tour on y collectera des données fournie par la section allouée pour la
mesure et le rangement, une autre section sera allouée pour le système de stockage et enfin
une autre pour la cage d’escalier.
Pour mener à bien ce travail une étude comparative a été effectué entre les agglos et les BTC,
enfin de faire un choix sur qui offrira les meilleurs critères.
Au regard des caractéristiques géotechniques du sol de fondation (σsol = 4,2 bars) et de la
charge maximale appliquée de l’ordre de 637 KN ; Pour la réalisation des fondations, il a été
choisi des semelles isolées de largeur variant de 0,60 m à 1,20 pour la tour.
Il a été choisi de réaliser le prédimensionnement et la descente de charge de tous les éléments
manuellement. Les différents plans ont été faits à l’aide du Logiciel AUTOCAD, tandis que le
dimensionnement automatique a été fait à l’aide du logiciel ROBOT STRUCTURAL
ANALYSIS de calcul des éléments en béton armé, métallique, en structure mixte ou encore
en bois.
Les calculs nous ont donné des poutres de section 20 × 20 et 20 × 30 cm², 80 poteaux, 16
semelles isolées.
Mots Clés :
1 – Centrale solaire à concentration
2 - Tour
3 - Conception
4 - Dimensionnement
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
v
ABSTRACT
This study is to design and sizing of the tower of a concentrating solar power plant in Burkina
Faso.
The design and study of the tower is based on a set of rules and standards to be met in order to
optimize the parameters of cost, safety, esthetics. For the choice of the cover, a solid slab was
chosen for ease of implementation when it comes to work of great height and also for their
esthetic properties.
Project CSP4A is a project that aims to capture the sun rays through a field of heliostats
located north of the tour, then these rays sent to a receiver which is placed on the tower and
taken to using a heat transfer fluid to a storage system for distribution. This project occupies a
floor area (144 m²), the tower itself is (63,72 m²). In this tower there collect data provided by
section allocated for the measurement and storage, another section will be allocated for the
storage system and then another for the stairwell.
To carry out this work a comparative study was made between agglos and BTC then finally
make a choice about who will provide the best criteria. And end all plans will be provided to
carry out the implementation.
In view of the geotechnical characteristics of the subgrade (σsol = 4.2 bar) and the maximum
applied about 637 KN load; For the construction of the foundations, he was chosen isolated
footings width ranging from 0, 60 m to 1.20 for the tower.
He was chosen to perform preliminary design and lowering the load of all the elements
manually. The various plans were made using AutoCAD software, while the automatic sizing
was done using the ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS software calculation of reinforced
concrete, metal, or mixed structure of wood.
The calculations gave us beams section 20 × 20 and 20 × 30 cm ², 80 poles, 16 footings.
Key words:
1 – Concentrating solar power plant
2 - Tower
3 - Conception
4 - Dimensioning
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
vi
LISTE DES ABREVIATIONS
CSP: Concentrated Solar Power
HA : haute Adhérence
LEMC : Laboratoire Eco-matériaux de Construction
LESEE : Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie
CCR-EHD : Centre Commun de Recherche Energie et Habitat Durable
RL : Rond Lisse
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SOMMAIRE
LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................... 10
LISTE DES FIGURES ................................................................................................................... 11
I. INTRODUCTION ................................................................................................................... 12
1. CONTEXTE .............................................................................................................................. 12
2. LA RESSOURCE SOLAIRE ......................................................................................................... 12
3. PROBLEMATIQUE : L’UTILISATION DES ECO-MATERIAUX ........................................................ 13
4. OBJECTIF DE L’ETUDE ............................................................................................................. 13
4.1. Objectif général ............................................................................................................... 13
4.2. Objectif spécifique ........................................................................................................... 13
4.3. Méthodologie et organisation du travail .......................................................................... 13
II. PRESENTATION DE L’OUVRAGE ET HYPOTHESES DE CALCUL.......................... 14
1. INTRODUCTION ....................................................................................................................... 14
2. GENERALITES SUR LES CENTRALES SOLAIRES A CONCENTRATION ........................................... 14
2.1. Les héliostats ................................................................................................................... 14
2.2. Le récepteur solaire ......................................................................................................... 15
2.3. La tour ............................................................................................................................ 15
3. PRESENTATION DE L’OUVRAGE ............................................................................................... 18
3.1. Description de la tour ...................................................................................................... 18
3.2. Forme de la structure proposée ....................................................................................... 19
4. HYPOTHESES DE CALCUL ........................................................................................................ 20
4.1. Normes et règlements ...................................................................................................... 20
4.2. Caractéristiques des matériaux ........................................................................................ 20
4.3. Dispositions constructives générales ................................................................................ 21
5. CONCLUSION .......................................................................................................................... 22
III. ESTIMATION DES CHARGES ......................................................................................... 23
1. CHARGES CLIMATIQUES DE VENT ET DE NEIGE ........................................................................ 23
1.1. Evaluation de l’action due au vent ................................................................................... 23
1.2. Pression du vent .............................................................................................................. 24
1.3. Pression du vent sur les ouvrages .................................................................................... 25
1.4. Forces exercées par le vent .............................................................................................. 28
2. CHARGES PERMANENTES ........................................................................................................ 29
3. CHARGES VARIABLES ............................................................................................................. 29
IV. ETUDE PRELIMINAIRE DE L’OUVRAGE ..................................................................... 31
1. COMPARAISON DES VARIANTES .............................................................................................. 31
1.1. Données fonctionnelles et structurales communes aux variantes ...................................... 31
1.2. Evaluation financière de chacune des variantes ............................................................... 32
2. RESULTATS ET CONCLUSIONS ................................................................................................. 32
V. ETUDE DETAILLEE DE L'OUVRAGE ............................................................................ 33
1. INTRODUCTION ....................................................................................................................... 33
2. JUSTIFICATION DES ELEMENTS PORTEURS ............................................................................... 33
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3. DESCENTE DE CHARGES .......................................................................................................... 33
3.1. Charges permanentes ...................................................................................................... 33
3.2. Charges d’exploitation .................................................................................................... 34
3.3. Tableau récapitulatifs des charges des poutres et poteaux des différents niveaux obtenus
après descente de charges .......................................................................................................... 34
2. DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS PORTEURS ....................................................................... 35
2.1. Dimensionnement de la dalle pleine de la toiture terrasse ................................................ 35
2.2. Dimensionnement des poutres .......................................................................................... 35
2.3. Dimensionnement des poteaux ......................................................................................... 36
2.4. Dimensionnement des semelles ........................................................................................ 38
VI. ETUDE DE L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL ........................................ 41
1. ETUDE ENVIRONNEMETAL .............................................................................................. 41
2. MESURE D’ATTENUATION ............................................................................................... 41
VII. CONCLUSION..................................................................................................................... 42
BIBLIOGRAPHIE ......................................................................................................................... 43
ANNEXES ....................................................................................................................................... 44
ANNEXE I : CONCEPTION ......................................................................................................... 45
1. PLAN DE COFFRAGE .......................................................................................................... 46
2. COUPE TRANSVERSALE.................................................................................................... 47
3. COUPE LONGITUDINALE .................................................................................................. 48
4. FACADE PRICIPALE ........................................................................................................... 49
ANNEXE II DESCENTE DE CHARGE ...................................................................................... 50
1. CHARGEMENT DU VENT ................................................................................................... 51
2. DESCENTE DE CHARGE .................................................................................................... 52
2.1. Descente de charge de la dalle pleine de la toiture terrasse sur les poutres ...................... 53
2.2. Venant du niveau 4 .......................................................................................................... 57
2.3. Venant du niveau 3 .......................................................................................................... 59
2.4. Venant du niveau 2 .......................................................................................................... 61
2.5. Venant de la longrine ...................................................................................................... 65
3. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 3 – FILE C ............................................. 67
4. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 3 – FILE A ............................................. 69
5. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 1 – FILE C ............................................. 71
6. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 1 – FILE B ............................................. 73
7. CHARGEMENT DES POUTRES .......................................................................................... 74
7.1. Charge sur les poutres de la toiture terrasse .................................................................... 74
7.2. VENANT DU NIVEAU 4.................................................................................................. 75
7.3. Venant du niveau 3 .......................................................................................................... 75
7.4. Venant du niveau 2 .......................................................................................................... 76
7.5. Venant de la longrine ...................................................................................................... 77
8. CHARGEMENT DES POTEAUX ......................................................................................... 78
8.1. Charge sur les poteaux de la toiture terrasse ................................................................... 78
8.2. Venant de niveau 4 .......................................................................................................... 78
8.3. Venant de niveau 3 .......................................................................................................... 79
8.4. Venant de niveau 2 .......................................................................................................... 79
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8.5. Fondation ........................................................................................................................ 80
ANNEXE III : PRE DIMENSIONNEMENT ................................................................................ 81
1. JUSTIFICATION DES POTEAUX ................................................................................................. 82
2. JUSTIFICATION DES POUTRES .................................................................................................. 82
2.1. Sens longitudinal ............................................................................................................. 82
2.2. Sens transversal .............................................................................................................. 82
3. JUSTIFICATION DE LA DALLE PLEINE ....................................................................................... 82
ANNEXE IV : DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS PORTEURS ..................................... 83
1. DIMENSIONNEMENT DE LA DALLE PLEINE ............................................................................... 84
1.1. Calcul des moments de la dalle ........................................................................................ 84
1.2. Calcul de la section des aciers dans le sens lx :................................................................ 84
1.3. Calcul de la section des aciers dans le sens ly :................................................................ 85
2. DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE ......................................................................................... 85
2.1. Calcul des moments aux appuis ....................................................................................... 86
2.2. Moment en travée ............................................................................................................ 87
2.3. Calcul de l’effort tranchant.............................................................................................. 88
2.4. Calcul des armatures et ferraillage de la poutre. ............................................................ 89
2.5. Calcul des armatures aux appuis ..................................................................................... 90
3. DIMENSIONNEMENT ET FERRAILLAGE DES POTEAUX ............................................................... 91
3.1. Niveau de la toiture terrasse ............................................................................................ 91
3.2. NIVEAU 4 ....................................................................................................................... 94
3.3. NIVEAU 3 ....................................................................................................................... 96
3.4. NIVEAU 2 ....................................................................................................................... 97
3.5. FONDATION .................................................................................................................. 99
3.6. Regroupement des poteaux en famille ............................................................................ 101
3.7. Armatures transversales ................................................................................................ 102
4. DIMENSIONNEMENT ET FERRAILLAGE DES SEMELLES............................................................ 102
4.1. Semelle S1 .................................................................................................................... 103
4.2. Semelle S2 .................................................................................................................... 105
5. DIMENSIONNEMENT DE LA DALLE PLEINE ............................................................................. 106
5.1. Calcul des moments de la dalle ...................................................................................... 106
5.2. Calcul de la section des aciers dans le sens lx :.............................................................. 108
5.3. Calcul de la section des aciers dans le sens ly :.............................................................. 108
QUELQUES RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT AVEC ROBOT 2011 ........................ 110
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : tour en béton arme ......................................................................................................... 17
Tableau 2 : superficie des éléments ................................................................................................... 18
Tableau 3 : Coefficient dynamique de pointe à différents hauteur ...................................................... 25
Tableau 4 : la résultante de la pression sur la paroi .......................................................................... 28
Tableau 5 : la résultante de la pression sur la toiture terrasse ........................................................... 28
Tableau 6 : comparaison des variantes ............................................................................................. 32
Tableau 7 : tableau récapitulatif des éléments porteurs ..................................................................... 33
Tableau 8 : récapitulatif de ferraillage de la poutre .......................................................................... 36
Tableau 9 : tableau récapitulatif des armatures de poteaux pour chaque famille et à chaque niveau . 38
Tableau 10 : valeurs recommandées des coefficients de pression extérieure pour les murs verticaux
des bâtiments à plan rectangulaire .................................................................................................... 51
Tableau 11 : coefficients de pression extérieure applicable aux toitures terrasses ............................... 52
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 : carte d’incidence normale directe en kwh/m²/an. (Feuille de route solaire
thermodynamique, Février 2011) ...................................................................................................... 12
Figure 2 : schéma de fonctionnement d’une centrale solaire à tour (OBODJI, 16 juin 2010) ............. 14
Figure 3 : tour métallique en Californie (usa) à gauche et AORA Solar CSP (Israël) à droite (CSP for
MINI-GRIGS, May 2013) .................................................................................................................. 16
Figure 4 : tour en béton armé (Review of CSP Technologies and Cost Drivers Overview, 2010) ...... 16
Figure 5 : disposition d’héliostats autour de la tour (gauche) et disposition d’héliostats au nord de la
tour (droite) (Review of CSP Technologies and Cost Drivers Overview, 2010) ................................. 17
Figure 6 : vue de dessus de la plate-forme ........................................................................................ 18
Figure 7 : vue 3d de la tour ............................................................................................................... 19
Figure 8 : Légende relative aux murs verticaux ................................................................................. 25
Figure 9 : ferraillage de la dalle pleine ............................................................................................. 35
Figure 10 : schéma de ferraillage de la poutre .................................................................................. 36
Figure 11 : schémas de ferraillage poteau famille 2 .......................................................................... 38
Figure 12 : schéma de ferraillage semelle 1 ...................................................................................... 40
Figure 13 : hauteur de référence ....................................................................................................... 51
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I. INTRODUCTION
1. Contexte
Si le vingtième siècle a été marqué par l’explosion de la production et de la consommation
énergétique de l’humanité, le vingt-et-unième siècle se déroulera : sous le signe des
économies d’énergie. Le réchauffement climatique est devenu une certitude et les politiciens
du monde entier ont pris conscience des conséquences sociales liées aux impacts
environnementaux de ce phénomène. (1)
Comme alternative à ces préoccupations, le développement et l’implémentation des énergies
renouvelables sont incontournables. Des ressources énergétiques illimitées et abondamment
disponibles existent et doivent être exploitées.
Dans l’optique de la production de l’électricité, l’énergie solaire est une source d’énergie
propre et inépuisable. Actuellement les technologies de concentration solaire sont celles qui
présentent le plus de possibilités pour une exploitation commerciale. (2).
2. La ressource solaire
Les centrales solaires utilisent le rayonnement solaire direct : elles sont donc limitées aux
régions de climat tropical sec, de 15° à 40° de latitude, comme indiqué dans la figure ci-
dessous : (3)
Figure 1 : carte d’incidence normale directe en kwh/m²/an. (3)
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3. Problématique : l’utilisation des éco-matériaux
Dès les années 1950, de nombreux organismes se sont penchés sur le problème de l’accès au
logement des populations à bas revenus. Des recherches ont été engagées notamment sur les
matériaux et techniques de construction visant au meilleur emploi possibles des ressources
locales, tant humaines que matérielles. Cette démarche a connu un nouvel élan lors de la
conférence sur les établissements humains de Vancouver en 1976. En effet il était
recommandé de développer des technologies adaptées aux contextes climatiques, sociaux et
culturels, de réduire progressivement les importations de produits et services liés à la
construction ainsi qu’à la mise en place des normes et réglementations couvrant les besoins
primordiaux des usagers des pays du sud en regard de leurs moyens économiques. (4).
4. Objectif de l’étude
4.1. Objectif général
L’objectif général de cette étude est de :
Concevoir et proposer la réalisation d’une tour pilote du 2iE
4.2.Objectif spécifique
Pour atteindre nos objectifs généraux, il faudra :
Réaliser une étude bibliographique sur les centrales solaires à tour, sur la construction des
tours actuels ;
Dimensionner la tour en identifiant les différents types de matériaux et en évaluant les
quantités nécessaires pour sa construction.
Estimer le coût global des travaux.
4.3. Méthodologie et organisation du travail
Le présent mémoire, qui se veut être la synthèse de ces objectifs est structuré comme suit :
Présentation de la tour et hypothèse de calcul ;
Analyse de la structure porteuse et dimensionnement de tous les éléments ;
Estimation du coût global des travaux (métré, calcul des prix unitaire..).
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II. PRESENTATION DE L’OUVRAGE ET HYPOTHESES DE
CALCUL
1. Introduction
Ce projet consiste en la conception et la réalisation d’une tour pour un pilote de centrale
solaire en éco-matériaux au Burkina Faso et plus précisément à Kamboinsé.
Ce chapitre a pour objectif d’établir une idée générale sur les différents types et classes de
tours, et d’exposer brièvement la variante proposée ainsi que les hypothèses de calcul.
2. Généralités sur les centrales solaires à concentration
La centrale à tour appartient à la grande famille des centrales solaires thermodynamiques.
Elle est constituée de nombreux miroirs (héliostats) concentrant les rayons solaires vers un
récepteur situé au sommet de la tour. La figure ci-dessous donne un aperçu sur le principe de
fonctionnement de cette technologie.
Figure 2 : schéma de fonctionnement d’une centrale solaire à tour (5)
2.1. Les héliostats
C’est un assemblage élémentaire d’un concentrateur de centrale à tour constitué de miroirs,
d’une structure de support, d’un mécanisme d’orientation sur deux axes, et de fondations, qui
suit le soleil pour en réfléchir en permanence les rayons sur un récepteur fixe.
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2.2. Le récepteur solaire
C’est un dispositif qui est posé sur la tour. Il collecte les rayonnements solaires envoyés par
les héliostats, les transforme en chaleur et les transfère via un fluide caloporteur vers un
système de stockage. (6).
2.3. La tour
a. Définition
C’est une structure dont la fonction principale est de supporter le récepteur et parfois de
l’ensemble récepteur – bloc électrique, à une hauteur bien définie par le champ. Elle peut être
métallique ou en béton armé. Elle doit résister au vent, l’ombrage doit être minimal sur le
champ solaire et de hauteur optimisée selon la latitude et la dimension du champ solaire. (5)
Le plus souvent elle contient tous les équipements mécaniques : pompes, canalisations,
échangeurs et câbles électriques qui lui sont associé.
La hauteur de la tour dépend généralement de l’évaluation de toute l’installation du champ
électrique, de la configuration du récepteur ainsi que des fluides caloporteurs utilisés pour le
transfert de la chaleur vers les systèmes de stockage. (7)
b. Classification
De nos jours les tours d’une centrale solaire sont construites avec différents matériaux dont
les principaux sont :
L’acier ;
Le béton armé ;
La maçonnerie.
Les tours métalliques
Semblables à celles utilisées dans le domaine de la communication, elles sont composées de
profilés et de contreventements, boulonnés rivetés ou soudés tous ensemble. Leurs modèles
sont optimisés par rapport à la fonction propre de la structure, où les profilés et les barres
varient en dimension. Ceci dépendant de la hauteur de la tour et de sa zone de construction.
D’autres facteurs comme la vitesse du vent et la stabilité de l’ouvrage doivent également être
pris en considération.
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Figure 3 : tour métallique en Californie (usa) à gauche et AORA Solar CSP (Israël) à droite (8)
Tour en Béton armé et formes
De par ses propriétés mécaniques, le béton est un matériau qui résiste mieux à la compression
qu’à la traction c’est pourquoi on y ajoute des armatures d’aciers bien disposées pour palier à
cette lacune. On fait appel aux tours en béton armé lorsque la hauteur de celles-ci est très
importante de l’ordre d’une centaine de mètres. Ici on peut avoir plusieurs configurations
dépendant de la culture propre à chaque pays.
Figure 4 : tour en béton armé (7)
Le tableau ci-après donne une vue synoptique des tours en béton armé déjà réalisées dans
certains pays comme les Etats unis, l’Espagne, la France.
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Tours
PS10 CESA-1 Solar Tres Thémis
Pays Séville,
Espagne
Almeria,
Espagne Espagne France
Année de mise
en service 2004 1982 2004 1984
Hauteur (mètres) 115 105 120 100
Coût du projet (en million d’euro)
35
Tableau 1 : tour en béton arme
Tour en maçonnerie
Ce procédé de construction est simple a réalisé et très économique. On l’utilise quand la
structure n’est pas très élevée. Ce type de structure fera l’objet de notre étude.
c. Position de la tour par rapport au sol
Les centrales solaires peuvent avoir plusieurs configurations au sol, le cas le plus connu est
celui où les héliostats se trouvent au nord de la tour, et l’autre cas étant celui où les héliostats
se trouvent tout autour de la tour. Comme on peut le voir sur la figure ci-dessous.
Figure 5 : disposition d’héliostats autour de la tour (gauche) et disposition d’héliostats au nord de la tour
(droite) (7)
On peut dire que la meilleure position de la tour est celle où elle se trouve au sud. C’est la
position idéale pour que les héliostats puissent capter les rayonnements solaire et les
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transmettre au récepteur. Un grand nombre d’héliostats et une grande surface de terrain sont
nécessaires pour la configuration où les héliostats se trouvent autour de la tour.
3. Présentation de l’ouvrage
3.1. Description de la tour
D’une emprise totale de 31,86 m², et d’une hauteur totale de 15 m la tour est constituée d’un
abri servant à effectuer des mesures, pour rangement etc…, d’une boucle thermodynamique
composée de réservoir, chaudière etc…. et un escalier permettant l’accès au niveau de la
toiture terrasse.
Désignation des espèces Nombre Surface totale (m²)
Abri 1 15
Zone ORC 1 8
Escalier 1 9,15
Tableau 2 : superficie des éléments
Figure 6 : vue de dessus de la plate-forme
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3.2. Forme de la structure proposée
Figure 7 : vue 3d de la tour
a. Choix architectural
Le choix de l’architecture de l’ouvrage est à prendre avec une extrême considération. Le
projet étant une première au Burkina, le 2iE veut se reconnaitre dans ce projet. C’est pourquoi
lors de la conception de cet ouvrage l’environnement de 2iE a été pris en compte pour le
choix final de la structure. Ainsi la structure par sa forme ressort la lettre I de l’institution (de
2iE) le matériau utilisé se noie également dans cet environnement du fait que tous les
bâtiments situé à la ronde sont construits à partir du même matériau.
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b. Le système de fondation
La contrainte admissible du sol a été prise égale à 0,42 MPa, après les études géotechniques
effectuées sur le site. Cette valeur qui est favorable pour le dimensionnement de la semelle.
La profondeur d’ancrage est prise égale à 80 cm.
Compte tenu de la charge moins importantes que reçoit une semelle et de la surface totale
qu’occupent les semelles (surface totale des semelles = 10,56 m² < ½ de ma surface du
bâtiment = 31,86 m²), nous avons opté pour des semelles isolées sous poteaux. Cette partie
devra être effectuée après la descente des charges et le calcul structural.
4. Hypothèses de calcul
4.1. Normes et règlements
Dans ce projet nous avons utilisé les réglementations suivantes :
Règles BAEL révision 99 : Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages
et construction en béton armé, pour le calcul des éléments en béton armé ;
Eurocode 1 : Bases de calcul et action sur les structures ; pour le calcul de la charge
due au vent ;
Fascicule 62 titre V : règles techniques de conception et de calcul des fondations des
ouvrages de Génie Civil, pour le calcul des fondations.
4.2. Caractéristiques des matériaux
a. Aciers
Les armatures utilisées sont des aciers à haute adhérence HA de nuance dont les
caractéristiques sont les suivantes :
La limite d’élasticité garantie :
Le module d’élasticité longitudinale :
Contrainte admissible à l’état limite d’ouverture des fissures
L’état limite d’ouverture des fissures est préjudiciable pour les éléments de la structure :
(
√ ) Avec : Coefficient de fissuration {
b. Béton
La résistance caractéristique à la compression du béton à 28 jours :
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La résistance caractéristique à la traction du béton à 28 jours :
Le module de déformation longitudinale instantanée du béton à 28 jours pour les
charges dont la durée d’application est inférieure à 24 heures :
√
Le module de déformation différée du béton à 28 jours pour les charges de longue
durée :
√
Coefficient de sécurité du béton : {
La contrainte admissible en compression du béton à l’ELU :
Avec : {
La contrainte admissible en compression du béton à l’ELS :
Masse volumique du béton armé :
4.3. Dispositions constructives générales
a. Protection des armatures
Dans le but d’avoir un bétonnage correct et prémunir les armatures des effets des intempéries
et des agents agressifs. Nous devrons veiller à ce que l’enrobage (C) des armatures soit
conforme aux prescriptions suivantes :
C 5 cm : pour les éléments exposés à la mer ainsi que pour les éléments exposés aux
atmosphères très agressives.
C 3 cm : pour les éléments situés au contact d’un liquide ou condensations (réservoir,
tuyaux, canalisations)
C 1 cm : pour les parois situées dans les locaux non exposés aux condensations.
Dans ce projet, on adoptera un enrobage de 3 cm pour notre ouvrage.
b. Section minimal d’armatures de répartition
La section d’armature de répartition doit être supérieure ou égale au quart de celle des
armatures principales
⁄
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c. Espacement maximal des armatures
S < Min (1,5 ; 20 cm)
5. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté brièvement la structure proposée ainsi que la zone où
elle sera implantée.
Vu les vents parfois violent de la zone nous devrons adopter une conception qui respecte au
mieux les règles de construction. La mise en œuvre de cette conception sera présentée dans le
paragraphe III suivant.
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III. ESTIMATION DES CHARGES
1. Charges climatiques de vent et de neige
Elle est due au vent qui génère des charges horizontales mais aussi à la neige qui génère des
charges verticales. Dans notre projet les charges dues à la neige ne seront pas prises en
compte, car nous nous trouvons dans une zone sans neige.
Le vent introduit des efforts de renversement pour la structure et des actions locales pour les
sections sur les quelles sont appliqué ces charges.
Dans le présent projet les calculs seront faits suivants les règles de l’Eurocode 1 « Bases de
calcul et action sur les structures ; pour le calcul de la charge due au vent ».
Le vent à un effet statique et un effet dynamique. L’effet dynamique est plus important
surtout pour les ouvrages élancés et de faible projection en plan ce qui peut causer un risque
de résonance.
Les actions du vent se décomposent en:
Actions directes du vent turbulent (vent de référence);
Effets des tourbillons alternes (vitesse critique);
Effets des forces aéroélastiques (vitesse critique).
L’effet du vent sur une construction dépend de sa taille, sa forme et de ses propriétés
dynamiques.
1.1. Evaluation de l’action due au vent
a. Pression dynamique de base
Où ⁄ est la masse volumique de l’air
: Valeur de base de la vitesse de référence pour chaque région ;
: Coefficient qui permet de moduler la vitesse de référence en fonction de la direction du
vent ;
: Coefficient de réduction pour les constructions temporaires.
Dans notre cas
Comme vitesse de référence de base le Burkina Faso est considéré comme étant dans la zone
2 d’où ⁄
( ) ⁄
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b. Vitesse moyenne du vent à la hauteur z
Elle est donnée par : ( ) ( ) ( )
( ) : est le coefficient de rugosité
( ) : est le coefficient orographique
c. Rugosité du terrain
Elle dépend de l’environnement qui entoure la structure étudiée donc de la rugosité du terrain.
( ) (
) Pour
Avec : (
) Et (
)
Du tableau de catégories et paramètres de terrain, il ressort que nous somme en catégorie I
donc z = 15 m ; ( ) (
)
d. Orographie du terrain
Le terrain du site étant relativement plat on prendra ( )
D’où ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ⁄
1.2. Pression du vent
a. Pression dynamique de référence
⁄
b. Pression moyenne à la hauteur z du vent ( )
( )
( ) ( )
( ) ( ) ⁄
c. Pression dynamique de pointe du vent
( ) ( )
( ) : est le coefficient d’exposition avec ( ) (
) (
)
( ) (
) (
) ( )
On retrouve cette même valeur dans le tableau donnant les coefficients d’exposition pour
terrain plat des 5 catégories.
Ainsi : ( ) ( ) ( ) ⁄
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z (m) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
4 1,02 26,52 0,44 2,25 0,952
5 1,06 27,56 0,474 2,37 1,003
7,5 1,13 29,38 0,54 2,61 1,104
11,5 1,20 31,20 0,61 2,86 1,210
10 1,17 30,42 0,578 2,78 1,176
15 1,24 32,24 0,650 3,03 1,282
Tableau 3 : Coefficient dynamique de pointe à différents hauteur
d. Turbulence du vent ( )
( )
( ) (
) Pour avec ( )
(
)
1.3. Pression du vent sur les ouvrages
a. Pression aérodynamique sur une paroi
Hauteur de référence
Face extérieure ( )
( ) : est la pression dynamique de pointe à la hauteur ;
: Pression de référence pour la pression extérieure ;
: Coefficient de pression extérieure.
h = 15 m et b = 10,80 m d’où 2b = 21,60 m (cf. FIGURE 13 )
b. Coefficient de pression
Coefficient de pression extérieure
Figure 8 : Légende relative aux murs verticaux
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Avec : e = min {b ; 2h} h = 15 m ; d = 5,90 m et b = 10,80 m
(cf. Tableau
10
TABLEAU 10) E = 10,80 M
PAR INTERPOLLATION ON OBTIENT :
Zone A Zone D
Zone B Zone E
Avec : Coefficient globaux : Coefficient locaux
Toiture terrasse (cf. TABLEAU 11)
Zone F Zone H
Zone G Zone I
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Où est la hauteur du mur d’acrotère.
Coefficient de pression intérieure
On prendra en considérant que la tour est comme un réservoir avec de petites
ouvertures servant de ventilation.
Coefficient de pression nette
Il est obtenu à l’aide la formule
On obtient les résultats suivants :
Parois verticales Toiture terrasse
Pression résultante sur la paroi
La pression résultante sur la paroi est donnée par :
( )
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PAROIS
A B D E
Hauteur
(m) -0,8 -0,4 1,2 -0,18
4 ( ) 0,952 0,952 0,952 0,952
-0,762 -0,381 1,142 -0,171
7,5 ( ) 1,104 1,104 1,104 1,104
-0,883 -0,442 1,323 -0,199
11,5 ( ) 1,210 1,210 1,210 1,210
-0,968 -0,484 1,452 -0,218
15 ( ) 1,282 1,282 1,282 1,282
-1,026 -0,513 1,538 -0,249
Tableau 4 : la résultante de la pression sur la paroi
Toiture terrasse
ZONES
F G H I
- 1,2 - 0,7 - 0,3 0,2 0,6
( ) 1,282 1,282 1,282 1,282 1,282
-1,538 -0,897 -0,385 0,256 0,769
Tableau 5 : la résultante de la pression sur la toiture terrasse
1.4. Forces exercées par le vent
On notera que pour les structures inférieures ou égales à 15 m
Fh [KN]
Z [m] S [m²] ( ) Parois Cpi = -0.2
4 37,60 1,142 D 42,94
-0,171 E -6,430
7,5 18,20 1,323 D 24,079
-0,199 E -3,622
11,5 18,20 1,452 D 26,426
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Toiture : (forces verticales)
2. Charges permanentes
Elles sont définies par les normes NF P06-004
Ce sont des actions dont les intensités sont constantes ou très peu variables dans le temps.
Les charges permanentes seront prises en compte par le logiciel CBS 2011, par défaut,
comme étant du béton.
C’est ainsi que nous définissons des bibliothèques, qui sont des catalogues où sont précisées
les caractéristiques des matériaux des éléments de la construction.
Après avoir modélisé la tour sur CBS, nous procédons à l’affectation des caractéristiques des
matériaux pour permettre au logiciel de prendre en compte les charges permanentes spécifiées
dans les catalogues.
3. Charges variables
Elles sont définies par les normes NF P06 – 001
Ce sont des actions dont les intensités varient de façon importante dans le temps et qui sont
définies par les conditions d’utilisation de l’ouvrage. Dans notre cas la tour est à usage
technique.
-0,218 E -3,968
15 37,6 1,538 D 57,829
-0,249 E -9,362
FV [KN]
Zones S[m²] ( ) Cpi = -0.5
F 5,832 -1,538 -8,970
G 5,832 -0,897 -5,231
H 52,056 -0,385 -20,042
I 0 0,256 0,769 0 0
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Terrasses accessibles ⁄ ;
Escaliers ⁄ ;
Récepteur ⁄ .
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IV. ETUDE PRELIMINAIRE DE L’OUVRAGE
Le but de cette étude est de sélectionner parmi les solutions techniquement envisageables, la
plus intéressante, en se basant sur les contraintes de délais, financières, de stabilité,
architecturale. Une analyse multicritère sera effectuée en vue du choix de la solution.
Parmi les différents matériaux de maçonneries possibles (agglomérés creux, BTC, pierres
taillées, etc…) les solutions adaptées à nos objectifs et techniquement faisable et envisageable
sont :
L’utilisation des BTC ;
L’utilisation des agglomérés creux.
1. Comparaison des variantes
1.1. Données fonctionnelles et structurales communes aux variantes
La tour doit supporter une charge de 2 kN/m² ;
Les dimensions de la tour sont fixe ;
La force exercée par le vent reste inchangée ;
a. Caractéristiques des agglomérés creux
L’aggloméré est un mélange de sable et de liant hydraulique (15 à 20%). Il y a une
standardisation du modèle fabriqué et un accroissement de la productivité liée à l’utilisation
de machines, parfois rudimentaires, mais aussi perfectionnées et multitâches.
Les Avantages des agglomérés creux :
Contrainte de compression : de l’ordre de 12 MPa
Conductivité thermique: 0,22 m².K/W
Poids volumique : 1 400 daN/m²
Dimension : L x l x h = 29,5 x 14 x 9 cm
La brique de ciment procure un confort phonique excellent.
La brique de ciment est simple à mettre en œuvre.
b. Variante en brique de terre comprimée
Dimension : L x l x h = 40 x 20 x 20 cm
Résistance en compression sec à 28 jours : 2 MPa
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Coefficient de conduction thermique : 0,81 à 1,04 W/m°C
Poids volumique : 1700 daN/m²
La qualité architecturale de l’ouvrage : la bonne qualité des BTC permet la réalisation de
très beaux ouvrages.
Flexibilité d’emploi : la grande variété des presses et unités de production disponibles sur le
marché actuel confère à ce matériau une grande souplesse d’emploi.
Publication BTC équipements ** BTC page 13)
1.2.Evaluation financière de chacune des variantes
2. Résultats et conclusions
Critères Agglos creux BTC Observations
Résistance à la
compression 12 2
La structure est plus stable avec les
agglos
Durabilité et
entretien Court terme
Long
terme
Avec les BTC la tour mais près de
40ans avant de s’altérer
Coût Abordable Très
chère
Les agglos sont facilement accessibles
sur le marché
Esthétique Moyennement
bon Bon Avec les BTC la structure
Faisabilité Facile Difficile Facilité de mise en œuvre avec les
agglos
Accessibilité Difficile Facile Les BTC sont des matériaux naturels
donc facile d’accès
Fabrication Facile Difficile
La fabrication des BTC nécessite un
outillage adéquat et des personnes
expérimentés
Total Agglomérés creux adopté
Tableau 6 : comparaison des variantes
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V. ETUDE DETAILLEE DE L'OUVRAGE
1. Introduction
Après avoir définie les hypothèses sur les charges qui devront s’appliquer sur notre structure,
on établit dans cette partie le pré dimensionnement et l’estimation des charges de tous les
éléments.
2. Justification des éléments porteurs
C’est une opération permettant de donner une dimension provisoire à l’élément à étudier. Le
tableau ci-dessous résume le pré dimensionnement des différents éléments de la structure
(voir Annexe I).
Eléments Sections en cm
Hauteurs (h) Largeur (b)
Poteau 1 20 20
Poteau 2 30 20
Poutre longitudinale 30 20
Poutre transversale 20 20
Longrine longitudinale 30 20
Longrine transversale 20 20
Epaisseur (cm)
Dalle pleine 12
Tableau 7 : tableau récapitulatif des éléments porteurs
3. Descente de charges
Elle a pour but d’évaluer les charges et les surcharges revenant à chaque élément porteur de la
toiture terrasse à la fondation. Pour cette structure, vue l’absence de plancher des éléments
porteurs ont été placé presque tous les 5 m pour servir de raidisseur
Les charges réglementaires sont les charges permanentes (G), les charges d’exploitations (Q)
et les charges dues au vent (W).
3.1. Charges permanentes
Charges permanentes surfaciques dues à la dalle pleine :
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Eléments Charges (daN/m2)
Poids propre de la dalle (12 cm) : 12 x 25 300
Béton pour forme de pente (2 cm): 2 x 18 36
Etanchéité : 12
Protection gravillon (2,5 cm) : 2,5 x 20 50
Enduit en sous-face (2 cm) : 2 x 18 36
Total 434
3.2. Charges d’exploitation
Charges d’exploitation de la toiture terrasse
Eléments Charges (daN/m2)
La charge d’exploitation est celle d’une
terrasse accessible 150
Charge du récepteur posé sur la tour 200
Total 350
3.3.Tableau récapitulatifs des charges des poutres et poteaux des différents niveaux
obtenus après descente de charges
(cf. annexe III)
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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2. Dimensionnement des éléments porteurs
2.1. Dimensionnement de la dalle pleine de la toiture terrasse
Le calcul manuel de ferraillage se trouve à l’annexe IV
Mu
(MN.m)
μ
σs (MPa)
As(cm²/
ml)
Choix
As (cm²)
Suivant
ox 0.0039 0.046 215,56 0.831 3HA12 3.39
Suivant
oy 0.0031 0,783 215,56 0.65 3HA12 3.39
Figure 9 : ferraillage de la dalle pleine
2.2.Dimensionnement des poutres
Il a été effectué un calcul manuel sur une poutre de section 20 X 30 au niveau de ;la toiture
terrasse et dont le récapitulatif est présenté dans le tableau ci-dessous et les détails en annexe.
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Mu
(MN.m)
μ
σs (MPa)
As(cm²)
Asmin
(cm²)
Choix
As (cm²)
Travée 27,13 0,109 215,56 5,01 0,6 6HA12 6,79
Appuis 48,84 0,109 215,56 5,01 0,6 6HA12 6,79
Tableau 8 : récapitulatif de ferraillage de la poutre
Figure 10 : schéma de ferraillage de la poutre
2.3. Dimensionnement des poteaux
a. Evaluation des charges
Les poteaux étudiés sont des poteaux situés à chaque niveau, ils sont soumis aux charges
transmis par les plancher et les poutres dont il sert d’appui.
b. Descente de charge
La descente de charges est obtenue en déterminant le cheminement des efforts dans la
structure depuis leurs points d’application jusqu’aux fondations.
D’une façon générale, les charges se distribuent en fonction des surfaces attribuées à chaque
élément porteur (plancher, poutre, poteau), appelée surface d’influence.
La descente de charges sur les poteaux a été calculé manuellement et à l’aide de Robot 2011
(Voir Annexe).
Etude du poteau le plus chargé au niveau 2 (poteau en contact avec le sol)
Poteau de la famille 2
Charges à l’ELU :
Avec w = 12789,2 daN
Avec
Nu = 590,65 kN
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Calcul des armatures
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,591
, , , , ,
,
√
(
)
8
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
c. Armatures transversales
Le diamètre minimal est donné par la formule
: Le plus grand diamètre des armatures longitudinales
Pour , prendre
Espacement des armatures transversales
{ }, a étant le plus petit côté du poteau
{ }
Prendre
Les aciers transversaux seront les Rond Lisse (RL6) esp 18 cm
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Figure 11 : schémas de ferraillage poteau famille 2
poteaux
Poteau plus chargé Poteau chargé
Famille 1, 2 et 3 Famille 4
Terrasse
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
Acier 6HA12 6HA12
Niveau 4, 3 et 2
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
Acier 6HA12 6HA12
Fondation
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
Acier 6HA12 6HA12
Tableau 9 : tableau récapitulatif des armatures de poteaux pour chaque famille et à chaque niveau
2.4. Dimensionnement des semelles
Le poteau le plus chargé de cette famille est celui de la famille 2
,
,
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a. Prédimensionnement
A : Longueur de la semelle et B : Largeur de la semelle
Avec :
⇒
Nous optons pour des semelles homothétiques aux poteaux :
Avec : b le petit cote du poteau et a le grand cote du poteau
⇒
Nous avons : ⇒
Prendre : et
Hauteur utile : ( )
⇒
⇒
Hauteur de la semelle :
,
Prendre :
b. Vérification du poinçonnement :
Il faut que
⇒
⇒
⇒
( ) ⇒
( ( ) ( ))
⇒
⇒
⇒
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OK pas de risque de poinçonnement
c. Calcul des aciers
Sens de la longueur
( )
⇒ ( )
Choix : 8HA10
Nous adoptons le même ferraillage dans le sens de la largeur
Figure 12 : schéma de ferraillage semelle 1
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VI. ETUDE DE L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL
L’aspect environnement et social est devenu une partie intégrante de tout projet, avant toute
étude conceptuelle, il est primordial de faire une étude d’impact environnemental et social
pour savoir les effets de ce projet sur la nature et les êtres vivants afin de prendre les mesures
pour les atténuer.
1. ETUDE ENVIRONNEMETAL
Il s’agit essentiellement
D’accident de travail sur les chantiers
L’ouvrage se trouve dans une école ce qui accroît le risque d’accident avec les
étudiants
2. MESURE D’ATTENUATION
Pour remédier à certains problèmes cités plus haut, il faut :
Avant tout travail de terrassement ou tout autre travail qui peut produire des poussières, on
doit au préalable arroser le lieu à terrasser ;
Etre exigent en ce qui concerne la sécurité au chantier, tout ouvrier doit être en tenue de
travail (casque, chaussure de sécurité….), faire une réunion chaque matin avec les ouvriers en
leur rappelant les règles de conduite de chantier ;
Les chauffeurs des engins doivent respecter les codes de la route et sur le site comme à
l’extérieur
Rouler avec une vitesse réduite du fait de la présence des étudiants tout autour ;
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VII. CONCLUSION
Dans cette étude, il a été conçu, modélisé et dimensionné la structure et les fondations en
béton armé de la tour d’une centrale solaire à concentration. La conception structurale du
projet s’est basée sur le respect des règles d’art de la construction et des contraintes
architecturales.
Pour le choix du plancher, le choix a porté sur les dalles pleines en béton armé. Ce choix est
dicté pour des résistances, d’économie et de facilité et rapidité d’exécution.
Au regard des caractéristiques mécaniques du sol d’assise σsol = 4,2 bars et des charges
appliquées, il a été retenu de passer en fondations superficielles (semelles isolés variant de
1,00 à 1,70 m) avec un ancrage de 1,00 m.
Quelques éléments de la structure tels des poteaux, des semelles, une poutre, et la dalle pleine
ont été dimensionné manuellement et la vérification a été effectuée par le logiciel ROBOT
BAT 2011. La modélisation et le dimensionnement de la structure ont été menés
principalement à l’aide du logiciel ROBOT BAT 2011, pour des multiples avantages comme
(la précision, la capacité du calcul, rapidité, etc….). Les résultats trouvés manuellement sont
avantageux par rapport donnés par le logiciel ROBOT BAT car les ferraillages donnés par le
logiciel ROBOT BAT ne sont pas économique.
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MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 43
BIBLIOGRAPHIE
1. Torre, Jérémie. (1985), Calculs de sensibilités par méthode de Monte-Carlo,. Université de
Toulouse.
2. Sylvain, Quoilin. (2007), Les Centrales Solaires à Concentration. Université de Liège.
3. Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie, (2011), Feuille de route solaire
thermodynamique.
4. Rigassi, Vincent. (1995), Blocs de terre comprimée. Vol. I. [éd.] Deutshes Zentrum für
Entwickklungstechnologien.
5. OBODJI, Ulrich. (2010), Dimensionnement d’un pilote de centrale a tour de kamboinse - 2iE.
Ouagadougou, Memoire de fin d'étude.
6. Khellaf Abdellah, Ph.D. (2011), Les centrales solaires à tour : perspectives en Algérie. 20,
Algérie : Recherche et Développement
7. Bank, The World. (2010), Review of CSP Technologies and Cost Drivers Overview. India : Vol.
Phase I (Part I), pp. 68,56.
8. AZOUMAH, Dr. Yao. (2013), CSP for MINI-GRIGS. Ouagadougou :
9. Quoilin Sylvain. (2007), Les centrales solaires à concentration, Revue.
10. Rafael Osuna Gonzalez-Aguilar, (2007), PS10 and PS 20
11. Gonsalo Garcia-Sobrinos, (2007), Tower of power, Revue
12. A. GUERRIN. Taité de Béton Armé Tome VI
13. CCTP, fascicule n°62 -Titre 1-Section, (1999) ; Règles techniques de conception et de calcul
des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites –BAEL91 révisé
99.
13. Dr GUEYE, I. (2009); Polycopié de cours de Géotechnique, 2iE
14. PERCHATJ, ROUX J, (2002); Pratique du BAEL 91, éditions EYROLLES.
15. PERCHATJ, ROUX J, (2002) ; Maitrise du BAEL 91 et des DTU associés, éditions
EYROLLES.
17. Ferrière, A., Vrinat, M. (2009).Les centrales à tour. Université de Perpignan
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 44
ANNEXES
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 45
ANNEXE I : CONCEPTION
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 46
1. PLAN DE COFFRAGE
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 47
2. COUPE TRANSVERSALE
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 48
3. COUPE LONGITUDINALE
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 49
4. FACADE PRICIPALE
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 50
ANNEXE II DESCENTE DE CHARGE
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 51
1. CHARGEMENT DU VENT
Figure 13 : hauteur de référence
Tableau 10 : valeurs recommandées des coefficients de pression extérieure pour les murs verticaux des
bâtiments à plan rectangulaire
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 52
Tableau 11 : coefficients de pression extérieure applicable aux toitures terrasses
2. DESCENTE DE CHARGE
Panneau a
on a donc la dalle repose sur 4 côtés
Poutre file C : poutre continue (3 travées)
Panneau c
on a donc la dalle repose sur 4 côtés
Les panneaux a, b, e et f sont de la même famille
Surface d’influence
Triangle:
AN:
Trapèze : ( )
AN:
( )
Les panneaux c et d sont de la même famille
Surface d’influence
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 53
Triangle:
AN:
Trapèze : ( )
AN:
( )
Préliminaires
Charges permanentes 434 daN/m2
Charges d’exploitation 350 daN/m2
Débord en Béton armé de
40 cm = 2500 x 0,4 x 0,2 200 daN/ml
2.1. Descente de charge de la dalle pleine de la toiture terrasse sur les poutres
Poutre file 3
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Poutre = 350 x
0,2 70
daN/ml
Dalle pleine =
( )
621,31 Dalle pleine =
( )
501,05
Total 721,31 571,05
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes
Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100 Poutre = 350 x
0,2 501,05
daN/ml Dalle pleine =
( )
621,31 Dalle pleine =
( )
70
Total 721,31 571,05
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 54
Poutre file 1
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes
Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Dalle pleine =
250,53
daN/ml
Dalle pleine =
310,65
débord 200
Total 610,65 250,53
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes
Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Dalle pleine =
250,53
daN/ml
Dalle pleine =
310,65
débord 200
Total 610,65 250,53
Poutre file 1 et 6 sont de la même famille
Poutre file 3 et 4 sont de la même famille
Poutre file A
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 55
Charges permanentes Charge d’exploitation
Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Dalle pleine =
277,81 daN/ml
Dalle pleine =
344,49
débord 200
Total 694,49 277,81
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Dalle pleine =
330,83
daN/ml
Dalle pleine =
410,23
débord 200
Total 760,23 330,83
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation
Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Dalle pleine =
277,81 daN/ml
Dalle pleine =
344,49
débord 200
Total 694,49 277,81
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 56
Poutre file C
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 350 x
0,2 70
daN/ml Dalle pleine =
688,98 Dalle pleine =
555,63
Total 838,98 625,63
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 350 x
0,2 70
daN/ml Dalle pleine =
820,47
Dalle pleine =
661,67
Total 970,47 731,67
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 350 x
0,2 70
daN/ml Dalle pleine =
688,98 Dalle pleine =
555,63
Total 838,98 625,63
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 57
Poutre file A et E sont de la même famille
2.2.Venant du niveau 4
Poutre file 3
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Poutre = 250 x
0,2 50
daN/ml Dalle pleine =
251,96
Dalle pleine =
178,95
Total 351,96 228,95
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Poutre = 250 x
0,2 50
daN/ml Dalle pleine =
251,96
Dalle pleine =
178,95
Total 351,96 228,95
Poutre file 1
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0 daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,3 x 460 1 518
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Total 1 618 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,3 x 460 1 518
Total 1 618 0
Poutre file 1 et 6 sont de la même famille
Poutre file 3 et 4 sont de la même famille
Poutre file A
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation
Poids propre : 0,2 x
0,3 x 2500 150
RAS
daN/ml Mur en Agglos de
20 : 3,3 x 460 1 518
Total 1 668 0
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Dalle pleine =
236,31 daN/ml Dalle pleine =
332,72
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Mur en Agglos
de 20 : 2,3 x 460 1 508
Total 1 990,72 236,31
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation Unités
Poids propre : 0,2 x
0,3 x 2500 150
RAS
daN/ml Mur en Agglos de
20 : 3,3 x 460 1 518
Total 1 668 0
Poutre file C
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 250 x
0,2 50
daN/ml Dalle pleine =
332,72
Dalle pleine =
661,67
Total 482,72 711,67
Poutre file A et E sont de la même famille
2.3.Venant du niveau 3
Poutre file 3
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Charges permanentes Charge
d’exploitation
Poids propre : 0,2 x
0,2 x 2500 100
RAS
daN/ml Mur en Agglos de
20 : 3,9 x 460 1 794
Total 1 894 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation
Poids propre : 0,2 x
0,2 x 2500 100
RAS
daN/ml Mur en Agglos de
20 : 3,9 x 460 1 794
Total 1 894 0
Poutre file 1
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,3 x 460 1 518
Total 1 618 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0 daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,3 x 460 1 518
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Total 1 618 0
Poutre file 1 et 6 sont de la même famille
Poutre file 3 et 4 sont de la même famille
Poutre file A
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,2 x 460 1 472
Total 1 622 0
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,2 x 460 1 472
Total 1 622 0
Poutre file A et E sont de la même famille
2.4.Venant du niveau 2
Poutre file 3
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre : 100 RAS 0 daN/ml
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0,2 x 0,2 x 2500
Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 802 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 802 0
Poutre file 3’
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
Dalle pleine =
71,58
daN/ml
Dalle pleine =
251,96
Mur en Agglos
de 20 : 1 x 460 460
Total 811,96 71,58
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100 Dalle pleine = 71,58 daN/ml
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Dalle pleine =
251,96
Mur en Agglos
de 20 : 1 x 460 460
Total 811,96 71,58
Poutre file 1
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 802 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 802 0
Poutre file 1 et 6 sont de la même famille
Poutre file 3 et 4 sont de la même famille
Poutre file A
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,6 x 460 1 656
Total 1 806 0
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 100 x
0,2 94,52
daN/ml
Mur en Agglos
de 20 : 1 x 460 460
Dalle pleine =
332,72
Dalle pleine =
20
Total 942,72 114,52
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,6 x 460 1 656
Total 1 806 0
Poutre file A et E sont de la même famille
Poutre file C
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
Poutre = 100 x
0,2 20
daN/ml Dalle pleine =
665,45
Dalle pleine =
189,05
Total 815,44 209,05
2.5.Venant de la longrine
Longrine file 3
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation Unités
Poids propre : 0,2 x
0,2 x 2500 100 RAS
daN/ml
Total 100 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation Unités
Poids propre : 0,2 x
0,2 x 2500 100 RAS
daN/ml
Total 100 0
Longrine file 1
Travée A-C L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre : 100 RAS 0 daN/ml
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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0,2 x 0,2 x 2500
Mur en Agglos
de 20 : 3,8 x 460 1 748
Total 1 848 0
Travée C-E L = 2,85 m Section 0,2 x 0,2 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,2 x 2500 100
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,8 x 460 1 748
Total 1 848 0
Longrine file 1 et 6 sont de la même famille
Longrine file 3 et 4 sont de la même famille
Longrine file A
Travée 1-3 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 852 0
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre : 0,2 x
0,3 x 2500 150 RAS 0 daN/ml
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Mur en Agglos de 20 :
(( ) ( ))
818,8
Total 968,8 0
Travée 4-6 L = 3,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge d’exploitation Unités
Poids propre :
0,2 x 0,3 x 2500 150
RAS 0
daN/ml Mur en Agglos
de 20 : 3,7 x 460 1 702
Total 1 852 0
Longrine file A et E sont de la même famille
Longrine file C
Travée 3-4 L = 4,20 m Section 0,2 x 0,3 m²
Charges permanentes Charge
d’exploitation Unités
Poids propre : 0,2 x
0,3 x 2500 150 RAS
daN/ml
Total 815,44 0
3. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 3 – FILE C
Niveaux Eléments Charges permanentes Charges
d’exploitations
Venant de la
terrasse
Poutre file
3
Travée A-
C
721,31 x
1,425 = 1 027,87
571,05 x
1,425 = 813,75
Travée C-E 721,31 x
1,425 = 1 027,87
571,05 x
1,425 = 813,75
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Poutre file
C
Travée 1-3 838,98 x 1,6
= 1 342,37
625,63 x
1,6 = 1 001,01
Travée 3-4 970,47 x 2,1
= 2 037,99
731,67 x
2,1 = 1 536,51
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,6 x 2500 = 540
4 165,02
Charge du niveau 5 976,10
Venant de
niveau 4
Poutre file
3
Travée A-
C
351,96 x
1,425 = 501,54
228,95 x
1,425 = 326,25
Travée C-E 351,96 x
1,425 = 501,54
228,95 x
1,425 = 326,25
Poutre file
C
Travée 3-4 482,72 x 2,1
= 1 013,71
711,67 x
2,1 = 1 494,51
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,5 x 2500 = 525
2 147,01
Charge du niveau 2 541,79
8 517,89 6 312,03
Venant de
niveau 3
Poutre file
3
Travée A-
C
1 894 x
1,425 = 2 698,95
0
Travée C-E 1 894 x
1,425 = 2 698,95
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,9 x 2500 = 585
Charge du niveau 5 982,90 0
14 500,79 6 312,03
Venant de
niveau 2
Poutre file
3
Travée A-
C
1 802 x
1,425 = 2 567,85
0
Travée C-E 1 802 x
1,425 = 2 567,85
Amorce de
poteau
0,2 x 0,3 x 1
x 2500 = 150
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 69
5 285,70 0
Poutre file
3’
Travée A-
C
811,86 x
1,425 = 1 156,90
71,58 x
1,425 = 102,00
Travée C-E 811,86 x
1,425 = 1 156,90
71,58 x
1,425 = 102,00
Poutre file
C
Travée 3-4 815,44 x 2,1
= 1 712,42
209,05 x
2,1 = 439,01
Poteau 0,2 x 0,3 x 3
x 2500 = 450
Charge du niveau 9 761,92 643,01
24 262,71 6 955,04
Fondation
Longrine
file 3
Travée A-
C
100 x 1,425
= 142,50
0
Travée C-E 100 x 1,425
= 142,50
Longrine
file C
Travée 3-4 815,44 x 2,1
= 1 712,42
Amorce de
poteau
0,2 x 0,3 x
0,8 x 2500 = 120
Charge du niveau 2 117,42 0
26 380,13 6 955,04
4. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 3 – FILE A
Niveaux Eléments Charges permanentes Charges
d’exploitations
Venant de la
terrasse
Poutre file
3
Travée A-
C
721,31 x
1,425 = 1 027,87
571,05 x
1,425 = 813,75
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 70
Poutre file
A
Travée 1-3 694,49 x 1,6
= 1 111,18
277,81 x
1,6 = 444,50
Travée 3-4 760,23 x 2,1
= 1 596,48
330,83 x
2,1 = 694,74
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,6 x 2500 = 540
Charge du niveau 4 275,53 1 952,99
Venant de
niveau 4
Poutre file
3
Travée A-
C
351,96 x
1,425 = 501,54
228,95 x
1,425 = 326,25
Poutre file
A
Travée 3-4 1 990,72 x
2,1 = 4 180,51
236,31 x
2,1 = 496,25
Travée 1-3 1 668 x 1,6 = 2 668,8
0 Poteau
0,2 x 0,3 x
3,5 x 2500 = 525
Charge du niveau 7 875,85 822,5
12 151,38 2 775,49
Venant de
niveau 3
Poutre file
3
Travée A-
C
1 894 x 1,425
= 2 698,95
0
Poutre file
A
Travée 1-3 1 622 x 1,6 = 2 595,2
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,9 x2500 = 585
Charge du niveau 5 879,15 0
18 030,53 2 775,49
Venant de
niveau 2
Poutre file
3
Travée A-
C
1 802 x 1,425
= 2 567,85
0
Amorce de poteau 0,2 x 0,3 x 1
x2500 = 150
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 71
2 717,85 0
Poutre file
3’
Travée A-
C
811,96 x
1,425 = 1 157,04
71,58 x
1,425 = 102,00
Poutre file
A
Travée 3-4 942,72 x 2,1
= 1 979,71
114,52 x
2,1 = 240,49
Travée 1-3 1 806 x 1,6 = 2 889,6
0
Poteau
0,2 x 0,3 x 3
x2500 = 450
Charge du niveau 9 194,2 342,49
27 224,73 3 117,98
Fondation
Longrine
file 3
Travée A-
C
100 x 1,425
= 142,50
0
Longrine
file A
Travée 3-4 968,80 x 2,1
= 2 034,48
Travée 1-3 1 852 x 1,6 = 2 963,20
Amorce de poteau 0,2 x 0,3 x
0,8 x 2500 = 120
Charge du niveau 5 260,18 0
32 484,91 3 117,98
5. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 1 – FILE C
Niveaux Eléments Charges permanentes Charges d’exploitations
Venant de
la
terrasse
Poutre file
1
Travée A-
C
610,65 x
1,425 = 870,18
250,53 x
1,425 = 357,00
Travée C-
E
610,65 x
1,425 = 870,18
250,53 x
1,425 = 357,00
Poutre file
C
Travée 1-
3
838,98 x 1,6
= 1 342,37
625,63 x 1,6
= 1 001,01
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 72
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,6 x2500 = 540
Charge du niveau 3 622,73 1 715,01
Venant de
niveau 4
Poutre file
1
Travée A-
C
1 618 x
1,425 = 2 305,65
0
Travée C-
E
1 618 x
1,425 = 2 305,65
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,5 x2500 = 525
Charge du niveau 5 136,30 0
8 759,03 1 715,01
Venant de
niveau 3
Poutre file
1
Travée A-
C
1 618 x
1,425 = 2 305,65
0 Travée C-
E
1 618 x
1,425 = 2 305,65
Poteau 0,2 x 0,3 x
3,9 x2500 = 585
Charge du niveau 5 196,30 0
13 955,33 1 715,01
Venant de
niveau 2
Poutre file
1
Travée A-
C
1 802 x
1,425 = 2 567,85
0 Travée C-
E
1 802 x
1,425 = 2 567,85
Poteau 0,2 x 0,3 x4
x2500 = 600
Charge du niveau 5 735,70 0
19 691,03 1 715,01
Fondation
Longrine
file 1
Travée A-
C
1 848 x
1,425 = 2 633,40
0 Travée C-
E
1 848 x
1,425 = 2 633,40
Amorce de poteau 0,2 x 0,3 x 120
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 73
0,8 x2500 =
Charge du niveau 5 386,80 0
25 077,83 1 715,01
6. DESCENTE DE CHARGE SUR LE POTEAU FILE 1 – FILE B
Niveaux Eléments Charges permanentes Charges d’exploitations
Venant de
la
terrasse
Poutre file
1
Travée A-
C
610,65 x 0,6
= 366,39
250,53 x 0,6
= 150,32
Travée C-
E
610,65 x
0,825 = 503,79
250,53 x
0,825 = 206,69
Poteau 0,2 x 0,2 x
3,6 x2500 = 360
Charge du niveau 1 230,18 357,01
Venant de
niveau 4
Poutre file
1
Travée A-
C
1 618 x
1,425 = 2 305,65
0
Poteau 0,2 x 0,2 x
3,5 x2500 = 350
Charge du niveau 2 655,65 0
3 885,83 357,01
Venant de
niveau 3
Poutre file
1
Travée A-
C
1 618 x
1,425 = 2 305,65
0
Poteau
0,2 x0,2 x
3,9 x 2500
=
390
Charge du niveau 2 695,65 0
6 581,48 357,01
Venant de
niveau 2
Poutre file
1
Travée A-
C
1 802x1,425
= 2 567,85 0
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 74
Poteau 0,2 x 0,2 x 4
x 2500 = 400
Charge du niveau 2 967,85 0
9 549,33 357,01
Fondation
Longrine
file 1
Travée A-
C
1 748x1,425
= 2 490,90
0
Amorce de poteau 0,2 x 0,2 x
0,8 x2500 = 80
Charge du niveau 2 570,9 0
12 120,23 357,01
7. CHARGEMENT DES POUTRES
Tableau récapitulatif des charges (en daN/ml) sur les différentes travées
7.1. Charge sur les poutres de la toiture terrasse
Travée 1-3 Travée 3-4 Travée 4-6
File A
g 694,49 760,23 694,49
q 277,81 330,83 277,81
File C
g 838,98 970,47 838,98
q 625,63 731,67 625,63
File E
g 694,49 760,23 694,49
q 277,81 330,83 277,81
Travée A-C Travée C-E
File 1
g 610,65 610,65
q 250,53 250,53
g 721,31 721,31
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 75
File 3
q 571,05 571,05
File 4
g 721,31 721,31
q 571,05 571,05
File 6
g 610,65 610,65
q 250,53 250,53
7.2.VENANT DU NIVEAU 4
Travée 1-3 Travée 3-4 Travée 4-6
File A
g 1 668 1 990,72 1 668
q 0 236,31 0
File C
g 482,72
q 711,67
File E
g 1 668 1 990,72 1 668
q 0 236,31 0
Travée A-C Travée C-E
File 1
g 1 618 1 618
q 0 0
File 3
g 351,96 351,96
q 228,95 228,95
File 4
g 351,96 351,96
q 228,95 228,95
File 6
g 1 618 1 618
q 0 0
7.3.Venant du niveau 3
Travée 1-3 Travée 4-6
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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File A
g 1 622 1 622
q 0 0
File E
g 1 622 1 622
q 0 0
Travée A-C Travée C-E
File 1
g 1 618 1 618
q 0 0
File 3
g 1 894 1 894
q 0 0
File 4
g 1 894 1 894
q 0 0
File 6
g 1 618 1 618
q 0 0
7.4.Venant du niveau 2
Travée 1-3 Travée 3-4 Travée 4-6
File A
g 1 806 942,72 1 806
q 0 114,52 0
File C
g
815,44
q 209,05
File E
g 1 806 942,72 1 806
q 0 114,52 0
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 77
Travée A-C Travée C-E
File 1
g 1 802 1 802
q 0 0
File 3
g 1 802 1 802
q 0 0
File 3’
g 811,96 811,96
q 71,58 71,58
File 4
g 1 802 1 802
q 0 0
File 4’
g 811,96 811,96
q 71,58 71,58
File 6
g 1 802 1 802
q 0 0
7.5.Venant de la longrine
Travée 1-3 Travée 3-4 Travée 4-6
File A
g 1 852 968,8 1 852
q 0 0 0
File C
g
815,44
q 0
File E
g 1 852 968,8 1 852
q 0 0 0
Travée A-C Travée C-E
File 1
g 1 848 1 848
q 0 0
File 3
g 100 100
q 0 0
File 4
g 100 100
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 78
q 0 0
File 6
g 1 848 1 848
q 0 0
8. CHARGEMENT DES POTEAUX
Tableau récapitulatif des charges venant des poteaux (en KN) terrasse
8.1. Charge sur les poteaux de la toiture terrasse
8.2. Venant de niveau 4
File 1
File 2 File 3 File 4 File 5 File 6
File A g
1 230,18 4 275,53 4 275,53 1 230,18
q 357,01 1 952,99 1 952,99 357,01
File B g 1 230,18
1 230,18
q 357,01 357,01
File C
g 3 622,73
5 976,10 5 976,10
3 622,73
q 1 715,01 4 165,02 4 165,02
1 715,01
File D g 1 230,18
1 230,18
q 357,01 357,01
File E g
1 230,18 4 275,53 4 275,53 1 230,18
q 357,01 1 952,99 1 952,99 357,01
File 1
File 2 File 3 File 4 File 5 File 6
File A g
3 885,83 12 151,38 12 151,38 3 885,83
q 357,01 2 775,49 2 775,49 357,01
File B g 3 885,83
3 885,83
q 357,01 357,01
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 79
8.3.Venant de niveau 3
File 1
File 2 File 3 File 4 File 5 File 6
File
A
g
6 581,48 18 030,53 18 030,53 6 581,48
q 357,01 2 775,49 2 775,49 357,01
File
B
g 6 581,48
6 581,48
q 357,01 357,01
File
C
g 13 955,33 14 500,79 14 500,79 13 955,33
q 1 715,01 6 312,03 6 312,03 1 715,01
File
D
g 6 581,48
6 581,48
q 357,01 357,01
File
E
g
6 581,48 18 030,53 18 030,53 6 581,48
q 357,01 2 775,49 2 775,49 357,01
8.4.Venant de niveau 2
File 1
File 2 File 3 File 4 File 5 File 6
File
A
g
9 549,33 27 224,73 27 224,73 9 549,33
q 357,01 3 117,98 3 117,98 357,01
File
B
g 9 549,33
9 549,33
q 357,01 357,01
File
C
g 19 691,03
24 262,71 24 262,71
19 691,03
q 1 715,01 6 955,04 6 955,04 1 715,01
File g 9 549,33 9 549,33
File C g 8 759,03 8 517,89 8 517,89 8 759,03
q 1 715,01 6 312,03 6 312,03 1 715,01
File D g 3 885,83
3 885,83
q 357,01 357,01
File E g
3 885,83 12 151,38 12 151,38 3 885,83
q 357,01 2 775,49 2 775,49 357,01
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 80
D q 357,01 357,01
File
E
g
9 549,33 27 224,73 27 224,73 9 549,33
q 357,01 3 117,98 3 117,98 357,01
8.5.Fondation
File 1
File 2 File 3 File 4 File 5 File 6
File A g
12 120,23 32 484,91 32 484,91 12 120,23
q 357,01 3 117,98 3 117,98 357,01
File B g 12 120,23
12 120,23
q 357,01 357,01
File C g 25 077,83
26 380,13 26 380,13 25 077,83
q 1 715,01 6 955,04 6 955,04 1 715,01
File D g 12 120,23
12 120,23
q 357,01 357,01
File E g 12 120,23 32 484,91 32 484,91 12 120,23
q 357,01 3 117,98 3 117,98 357,01
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 81
ANNEXE III : PRE DIMENSIONNEMENT
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 82
1. Justification des poteaux
Hauteur nu à nu :
Longueur de flambement :
Elancement : √
a étant la longueur du plus petit coté
Pour , on trouve
Le plus petit côté a est supérieur à l’épaisseur de mur on prendra
Pour harmoniser le plus petit côté du poteau à l’épaisseur du mur, prenons et
calculons .
√
; Cette valeur est adoptable.
Ainsi, nous optons pour des poteaux de sections .
2. Justification des poutres
2.1. Sens longitudinal
D’où
et
Sens longitudinal car ces poutres sont principales dans la plupart des panneaux
de la dalle pleine.
2.2. Sens transversal
D’où
et
Sens transversal
3. Justification de la dalle pleine
Epaisseur de la dalle :
Choix
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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ANNEXE IV : DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS PORTEURS
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1. Dimensionnement de la dalle pleine
1.1.Calcul des moments de la dalle
Charges permanentes
G = 434 daN/m2
x 1 m = 434 daN/ml
Charges d’exploitation :
G = 350 daN/m2
x 1 m = 350 daN/ml
Charges à l’ELU
AN:
⁄ ⁄
Famille
Panneau a
on a donc la dalle repose sur 4 côtés
Moment sens
( )
( )
Moment sens
( ( ) )
( ( ) )
1.2.Calcul de la section des aciers dans le sens lx :
; ; ; ; ;
( √( )) ( √( ))
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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( ) ( ( ))
Soit un choix de : 3 HA 12
1.3.Calcul de la section des aciers dans le sens ly :
; ; ; ;
( √( )) ( √( ))
( ) ( ( ))
Soit un choix de : 3 HA 12
2. Dimensionnement de la poutre
Schéma statique.
Charges à l’ELU :
Avec G = 970 daN
Avec Q = 732 daN
Cas le plus défavorable :
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Charges à l’ELS :
La poutre présente une symétrie par rapport à la troisième travée, ainsi, les calculs se feront
sur les trois premières travées et les résultats seront appliqués sur les travées symétriques.
Méthode de calcul et vérification des conditions
Q / G = 9,70 / 7,32 = 1,32 < 2 condition vérifiée.
Fissuration préjudiciable.
Rapport des portées successives : 3,00 / 4,00 = 0,75
Comme la dernière n’est pas vérifiée, la méthode forfaitaire n’est pas applicable. Nous
utilisons la méthode d’Albert Caquot.
2.1.Calcul des moments aux appuis
( )
Pour les travées de rive, et pour les travées intermédiaires,
, (Appui de rive)
Appuis 3
( )
( )
Appuis 4
( )
( )
Appuis 6
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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, (Appui de rive)
2.2.Moment en travée
Calcul des moments des travées isostatiques.
M01 =
=
( )
M01 =
M02 =
=
( )
M02 =
M03 =
=
( )
M03 =
Travées de continuités :
Travée 1-3
| | | |
(| | | |)
Avec qw = qu = ; lw = 3,00 m.
Et le = 0,80 × 4,00 = 3,2 m.
( )
( ) =
( )
( )
| | | |
(| | | |)
Travée 3-4
| | | |
(| | | |)
Avec ; lw = 3,00 m.
Et le = 0,80 × 4,00 = 3,2 m.
( )
( ) =
( )
( )
( )
( ) =
( )
( )
( )
( )
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 88
Travée 4-6
| | | |
(| | | |)
Avec ; lw = 3,20 m
le = 3,00 m
( )
( ) =
( )
( )
( )
2.3.Calcul de l’effort tranchant
Effort tranchant en travée isostatique
Effort tranchant en travée continue :
( ) | | | |
( ) | | | |
Travée 1-3
( ) | | | |
Avec ;
( )
( )
( )
( )
Travée 3-4
( )
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 89
( )
( )
( )
Travée 4-6
( ) | | | |
Avec ;
( )
( )
( )
( )
De toutes ces valeurs, nous ne retiendrons que les sollicitations maximales qui sont :
2.4.Calcul des armatures et ferraillage de la poutre.
Calcul des armatures en travée
Le moment maximal en travée est :
Calcul de µ.
Pas besoin d’armatures comprimées
( √ ) ( √ )
( ) ( )
Condition de non fragilité
. Condition vérifiée.
Choix des aciers : Armatures tendues : 06 HA 12 = 6,79 cm2.
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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2.5.Calcul des armatures aux appuis
Le moment maximal aux appuis est : Mmax = KNm.
Calcul de µ :
0,11
De même que le moment en travée, la section d’acier est de :
Choix des aciers : Armatures tendues : 06 HA 12 = 6,79 cm2.
Aciers transversaux :
, ;
Contrainte tangente conventionnelle :
Contrainte limite : {
: Le béton d’âme est vérifié
Choix de
;
Prendre
,
Valeur de
( )
; ⇒
( )
Avec : { } ;
( )
; prendre
Vérification de la condition de non fragilité :
{
}
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Nous avons
; condition vérifiée
3. Dimensionnement et ferraillage des poteaux
3.1.Niveau de la toiture terrasse
Charges à l’ELU :
Avec w = 12789,2 daN
Avec
Famille Poteaux
G (daN) Q (daN) NU (KN)
Famille 1 3C et 4C 5 976,10 4 165,02 314,29
Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 4 275,53 1 952,99 269,09
Famille 3 1C et 3C 3 622,73 1 715,01 257,94
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
1 230,18 357,01 212,03
Famille 1 : Poteau 3C et 4C
, , , ,
,
√
(
)
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,269
, , , , ,
,
√
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
Famille 3 : Poteau 1C et 3C
0,257
, , , , ,
,
√
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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(
)
( )( )
[
]
Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
Famille 4 : Poteau 1B, 1D, 2A, 2E, 5A, 5E, 6B et 6D
0,212
, , , , ,
,
√
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Prendre
Choix : 6HA12
Dans la suite de notre dimensionnement des poteaux, pour la famille 1, famille 2 et famille 3
nous calculerons seulement le poteau le plus chargé. Ensuite nous affecterons la section
trouvée aux autres.
3.2.NIVEAU 4
Charges à l’ELU :
Avec w = 12789,2 daN
Avec
Famille Poteaux
G (daN) Q (daN) NU (KN)
Famille 1 3C et 4C 8 517,89 2 775,49
334,66
Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 12 151,38 1 952,99 375,47
Famille 3 1C et 3C 8 759,03 1 715,01
327,29
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
3 885,83 357,01
247,88
Poteau le plus chargé : poteau de la famille 2 avec
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,375
, , , , ,
,
√
(
)
( )( )
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 95
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
Famille 4 : Poteau 1B, 1D, 2A, 2E, 5A, 5E, 6B et 6D
0,248
, , , , ,
,
√
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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3.3.NIVEAU 3
Charges à l’ELU :
Avec w = 12789,2 daN
Avec
Famille Poteaux
G (daN) Q (daN) NU (KN)
Famille 1 3C et 4C 14 500,79 6 312,03
450,91
Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 18 030,53
2 775,49
463,09
Famille 3 1C et 3C 13 955,33 1 715,01
397,44
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
6 581,48 357,01
284,27
Poteau le plus chargé : poteau de la famille 2 avec
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,463
, , , , ,
,
√
(
)
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 97
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
Famille 4 : Poteau 1B, 1D, 2A, 2E, 5A, 5E, 6B et 6D
0,284
, , , , ,
,
√
(
)
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
3.4.NIVEAU 2
Charges à l’ELU :
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Avec w = 12789,2 daN
Avec
Famille Poteaux
G (daN) Q (daN) NU (KN)
Famille 1 3C et 4C 24 262,71 6 955,04
589,14
Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 27 224,73
3 117,98
590,65
Famille 3 1C et 3C 19 691,03 1 715,01
474,87
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
9 549,33 357,01
324,33
Poteau le plus chargé : poteau de la famille 2 avec
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,591
, , , , ,
,
√
(
)
8
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 99
Choix : 6HA12
Famille 4 : Poteau 1B, 1D, 2A, 2E, 5A, 5E, 6B et 6D
0,324
, , , , ,
,
√
(
)
8
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
3.5.FONDATION
Charges à l’ELU :
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Famille Poteaux
G (daN) Q (daN) NU (KN)
Famille 1 3C et 4C 26 380,13 6 955,04
617,73
Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 32 484,91
3 117,98
661,66
Famille 3 1C et 3C 25 077,83 1 715,01
547,59
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
12 120,23 357,01
359,04
Poteau le plus chargé : poteau de la famille 2 avec
Famille 2 : Poteau 3A, 4A, 3E et 4E
0,662
, , , , ,
, ,
√
(
)
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Choix : 6HA12
Famille 4 : Poteau 1B, 1D, 2A, 2E, 5A, 5E, 6B et 6D
0,359
, , , , ,
,
√
(
)
(
)
( )( )
[
] Avec :
[
]
{
{ ( )
Prendre
Choix : 6HA12
3.6.Regroupement des poteaux en famille
Le ferraillage des différents poteaux se fera suivant le regroupement ci-après :
poteaux
Poteau plus chargé Poteau chargé
Famille 1, 2 et 3 Famille 4
Terrasse
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
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Acier 6HA12 6HA12
Niveau 4, 3 et 2
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
Acier 6HA12 6HA12
Fondation
Section de poteau
(cm²)
20 X 30
20 X 20
Acier 6HA12 6HA12
3.7. Armatures transversales
Le diamètre minimal est donné par la formule
: Le plus grand diamètre des armatures longitudinales
Pour , prendre
Espacement des armatures transversales
{ }, a étant le plus petit côté du poteau
{ }
Prendre
Les aciers transversaux seront les Rond Lisse (RL6) esp 18 cm
4. Dimensionnement et ferraillage des semelles
Famille
Poteaux
G (daN) Q (daN) (KN)
Famille 1 3C et 4C 26 380,13
6 955,04
460,46
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Famille 2 3A, 4A, 3E et
4E 32 484,91
3 117,98
485,32
Famille 3 1C et 3C 25 077,83
1 715,01
364,28
Famille 4
1B, 1D, 2A, 2E,
5A, 5E, 6B et
6D
12 120,23
357,01
168,98
Charges à l’ELU :
Le calcul se fait à l’aide de la méthode de bielles sachant que : σsol = 0,571 MPa.
De ce tableau il ressort la semelle isolée S1 et S2 qui supportent les charges transmissent
respectivement par les poteaux de la famille 1, 2, et 3 et celui de la famille 4. L’effort normal
transmis par les poteaux déjà étudiés à la semelle est donné par la descente de charge.
4.1. Semelle S1
Le poteau le plus chargé de cette famille est celui de la famille 2
,
,
Prédimensionnement
A : Longueur de la semelle et B : Largeur de la semelle
Avec :
⇒
Nous optons pour des semelles homothétiques aux poteaux :
Avec : b le petit cote du poteau et a le grand cote du poteau
⇒
Nous avons : ⇒
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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Prendre : et
Hauteur utile : ( )
⇒
⇒
Hauteur de la semelle :
,
Prendre :
Vérification du poinçonnement :
Il faut que
⇒
⇒
⇒
( ) ⇒
( ( ) ( ))
⇒
⇒
⇒
OK pas de risque de poinçonnement
Calcul des aciers
Sens de la longueur
( )
⇒ ( )
Choix : 8HA10
Sens de la largeur
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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( )
⇒ ( )
Choix : 6HA10
Hauteur des glacis
( ) ⇒
Cette hauteur est : ,
4.2. Semelle S2
Il s’agit de la semelle de la famille 4
,
,
Prédimensionnement
A : Longueur de la semelle et B : Largeur de la semelle
Avec
⇒
Nous optons pour des semelles homothétiques aux poteaux :
Avec : b le petit cote du poteau et a le grand cote du poteau
⇒
Nous avons : ⇒
Prendre : et
Hauteur utile : ( )
⇒
Hauteur de la semelle :
,
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 106
Prendre
Vérification du poinçonnement :
Il faut que :
⇒
⇒
⇒
( ) ⇒
( ( ) ( ))
⇒
⇒
⇒
OK pas de risque de poinçonnement
Calcul des aciers
Sens de la longueur largeur
( )
⇒ ( )
Choix : 4 HA10
Hauteur des glacis
( ) ⇒
Cette hauteur est : ,
5. Dimensionnement de la dalle pleine
5.1.Calcul des moments de la dalle
Charges permanentes surfaciques dues au plancher :
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE - Réalisé par : DJIPSU MBANG Eric Thibaud – 2iE Juin 2013 Page 107
Poids propre de la dalle (12 cm): 12 x 25 300 daN/m2
Béton pour forme de pente (2 cm): 2 x 18 36 daN/m2
Etanchéité : 12 daN/m2
Enduit en sous-face (2 cm) : 2 x 18 36 daN/m2
Total 384 daN/m2
Charges d’exploitation
La charge d’exploitation est celle d’une terrasse
accessible 150 daN/m
2
Charge du récepteur posé sur la tour 200 daN/m2
Total 350 daN/m2
Calcul des moments de la dalle
Charges permanentes
G = 384 daN/m2
x 1 m = 384 daN/ml
Charges d’exploitation :
G = 350 daN/m2
x 1 m = 350 daN/ml
Charges à l’ELU
AN:
⁄ ⁄
Famille
Panneau a
on a donc la dalle repose sur 4 côtés
Moment sens
( )
( )
Moment sens
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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( ( ) )
( ( ) )
5.2.Calcul de la section des aciers dans le sens lx :
; ; ; ; ;
( √( )) ( √( ))
( ) ( ( ))
Soit un choix de : 10 HA 12
5.3.Calcul de la section des aciers dans le sens ly :
; ; ; ;
( √( )) ( √( ))
( ) ( ( ))
Soit un choix de : 10 HA 12
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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QUELQUES RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT AVEC ROBOT
2011
CONCEPTION ET DIMENSIONEMENT DE LA TOUR D’UNE CENTRALE SOLAIRE
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POUTRE 1 Niveau :
Nom : Niveau standard
Cote de niveau : ---
Tenue au feu : 0 h
Fissuration : peu préjudiciable
Milieu : non agressif
2 Poteau : Poteau1 Nombre : 1
2.1 Caractéristiques des matériaux :
Béton : fc28 = 30.00 (MPa) Poids volumique = 2501.36 (kg/m3)
Aciers longitudinaux : type HA 500 fe = 500.00 (MPa)
Aciers transversaux : type RL 235 fe = 235.00 (MPa)
2.2 Géométrie :
2.2.1 Rectangle 20.0 x 30.0 (cm) 2.2.2 Epaisseur de la dalle = 0.12 (m) 2.2.3 Sous dalle = 3.80 (m) 2.2.4 Sous poutre = 3.80 (m) 2.2.5 Enrobage = 3.0 (cm)
2.3 Hypothèses de calcul : Calculs suivant : la règles du BAEL 91 révisée 99
Dispositions sismiques : non
Poteau préfabriqué : non
Tenue au feu : forfaitaire
Prédimensionnement : non
Prise en compte de l'élancement : oui
Compression : simple
Cadres arrêtés : sous plancher
Plus de 50% des charges appliquées : : après 90 jours
2.4 Chargements : Cas Nature Groupe N (kN) CAL.1 de calcul 1 405.36
2.5 Résultats théoriques :
2.5.1 Analyse de l'Elancement
Lu (m) K Direction Y : 4.00 1.00 46.19 Direction Z : 4.00 1.00 69.28
2.5.2 Analyse détaillée
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= max (y ; z)
= 69.28
> 50
= 0,6*(50/)^2) = 0.31
Br = 0.05 (m2) A= 4.71 (cm2)
Nulim = [Br*fc28/(0,9*b)+A*Fe/s] = 414.03 (kN) 2.5.3 Ferraillage :
Coefficients de sécurité
global (Rd/Sd) = 1.02
section d'acier réelle A = 4.71 (cm2)
2.6 Ferraillage : Barres principales :
6 HA 500 10 l = 3.97 (m) Ferraillage transversal :
26 Cad RL 235 6 l = 0.87 (m) e = 3*0.14 + 23*0.14 (m)
26 Ep RL 235 6 l = 0.35 (m) e = 3*0.14 + 23*0.14 (m)
3 Quantitatif :
Volume de Béton = 0.23 (m3)
Surface de Coffrage = 3.80 (m2)
Acier HA 500
Poids total = 14.69 (kG)
Densité = 64.43 (kG/m3)
Diamètre moyen = 10.0 (mm)
Liste par diamètres :
Diamètre Longueur Poids (m) (kG) 10 23.82 14.69
Acier RL 235
Poids total = 7.07 (kG)
Densité = 31.00 (kG/m3)
Diamètre moyen = 6.0 (mm)
Liste par diamètres :
Diamètre Longueur Poids (m) (kG) 6 31.83 7.07
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POTEAU
1 Niveau :
Nom : Niveau standard
Cote de niveau : ---
Tenue au feu : 0 h
Fissuration : peu préjudiciable
Milieu : non agressif
2 Poteau : Poteau1 Nombre : 1
2.1 Caractéristiques des matériaux :
Béton : fc28 = 30.00 (MPa) Poids volumique = 2501.36 (kG/m3)
Aciers longitudinaux : type HA 500 fe = 500.00 (MPa)
Aciers transversaux : type RL 235 fe = 235.00 (MPa)
2.2 Géométrie :
2.2.1 Rectangle 20.0 x 30.0 (cm) 2.2.2 Epaisseur de la dalle = 0.20 (m) 2.2.3 Sous dalle = 3.80 (m) 2.2.4 Sous poutre = 3.80 (m) 2.2.5 Enrobage = 3.0 (cm)
2.3 Hypothèses de calcul : Calculs suivant : BAEL 91 révisée 99
Dispositions sismiques : non
Poteau préfabriqué : non
Tenue au feu : forfaitaire
Prédimensionnement : non
Prise en compte de l'élancement : oui
Compression : simple
Cadres arrêtés : sous plancher
Plus de 50% des charges appliquées : : après 90 jours
2.4 Chargements : Cas Nature Groupe N (kN) CAL.1 de calcul 1 405.36
2.5 Résultats théoriques :
2.5.1 Analyse de l'Elancement
Lu (m) K Direction Y : 4.00 1.00 46.19 Direction Z : 4.00 1.00 69.28
2.5.2 Analyse détaillée
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= max (y ; z)
= 69.28
> 50
= 0,6*(50/)^2) = 0.31
Br = 0.05 (m2) A= 4.71 (cm2)
Nulim = [Br*fc28/(0,9*b)+A*Fe/s] = 414.03 (kN) 2.5.3 Ferraillage :
Coefficients de sécurité
global (Rd/Sd) = 1.02
section d'acier réelle A = 4.71 (cm2)
2.6 Ferraillage : Barres principales :
6 HA 500 10 l = 3.97 (m) Ferraillage transversal :
26 Cad RL 235 6 l = 0.87 (m) e = 3*0.14 + 23*0.14 (m)
26 Ep RL 235 6 l = 0.35 (m) e = 3*0.14 + 23*0.14 (m)
3 Quantitatif :
Volume de Béton = 0.23 (m3)
Surface de Coffrage = 3.80 (m2)
Acier HA 500
Poids total = 14.69 (kG)
Densité = 64.43 (kG/m3)
Diamètre moyen = 10.0 (mm)
Liste par diamètres :
Diamètre Longueur Poids (m) (kG) 10 23.82 14.69
Acier RL 235
Poids total = 7.07 (kG)
Densité = 31.00 (kG/m3)
Diamètre moyen = 6.0 (mm)
Liste par diamètres :
Diamètre Longueur Poids (m) (kG) 6 31.83 7.07
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1 Semelle isolée : Semelle1 Nombre : 1
1.1 Données de base
1.1.1 Principes
Norme pour les calculs géotechniques : DTU 13.12
Norme pour les calculs béton armé : BAEL 91 révisée. 99
Forme de la semelle : libre
1.1.2 Géométrie :
A = 1.70 (m) a = 0.20 (m) B = 1.75 (m) b = 0.30 (m) h1 = 0.40 (m) ex = 0.00 (m)
h2 = 0.45 (m) ey = 0.00 (m)
h4 = 0.05 (m)
a' = 20.0 (cm) b' = 30.0 (cm) c1 = 5.0 (cm) c2 = 3.0 (cm)
1.1.3 Matériaux
Béton : BETON30; résistance caractéristique = 30.00 MPa
Poids volumique = 2501.36 (kG/m3)
Aciers longitudinaux : type HA 500 résistance caractéristique = 500.00 MPa
Aciers transversaux : type HA 500 résistance caractéristique = 500.00 MPa
1.1.4 Chargements :
Charges sur la semelle : Cas Nature Groupe N Fx Fy Mx My
(kN) (kN) (kN) (kN*m) (kN*m) CAL.1 de calcul ---- 468.48 0.00 0.00 0.00 0.00
Charges sur le talus : Cas Nature Q1
(kN/m2)
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1.1.5 Liste de combinaisons 1/ ELU : CAL.1 N=468.48 2/* ELU : CAL.1 N=468.48
1.2 Dimensionnement géotechnique
1.2.1 Principes
Dimensionnement de la fondation sur : • Capacité de charge • Glissement • Renversement • Soulèvement
1.2.2 Sol :
Contraintes dans le sol : ELU
= 0.42 (MPa) ELS
= 0.28 (MPa)
Niveau du sol : N1 = 0.00 (m)
Niveau maximum de la semelle : Na = 0.00 (m)
Niveau du fond de fouille : Nf = -0.50 (m)
Argiles très fermes et dures
• Niveau du sol : 0.00 (m) • Poids volumique: 2039.43 (kG/m3) • Poids volumique unitaire: 2692.05 (kG/m3) • Angle de frottement interne : 30.0 (Deg) • Cohésion : 0.02 (MPa)
1.2.3 États limites
Calcul des contraintes Type de sol sous la fondation: uniforme Combinaison dimensionnante ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.35 * poids de la fondation 1.35 * poids du sol Résultats de calculs: au niveau du sol Poids de la fondation et du sol au-dessus de la fondation: Gr = 75.72 (kN) Charge dimensionnante: Nr = 544.20 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Dimensions équivalentes de la fondation: B' = 1 L' = 1 Épaisseur du niveau: Dmin = 0.85 (m) Méthode de calculs de la contrainte de rupture: pressiométrique de contrainte (ELU), (DTU 13.12, 3.22) q ELU = 0.42 (MPa) qu = 0.84 (MPa) Butée de calcul du sol:
qlim = qu / f = 0.42 (MPa)
f = 2.00
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Contrainte dans le sol : qref = 0.18 (MPa) Coefficient de sécurité : qlim / qref = 2.296 > 1 Soulèvement Soulèvement ELU Combinaison dimensionnante ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.00 * poids de la fondation 1.00 * poids du sol Poids de la fondation et du sol au-dessus de la fondation: Gr = 56.09 (kN) Charge dimensionnante: Nr = 524.57 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Surface de contact s = 100.00 (%) slim = 10.00 (%)
Glissement Combinaison dimensionnante ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.00 * poids de la fondation 1.00 * poids du sol Poids de la fondation et du sol au-dessus de la fondation: Gr = 56.09 (kN) Charge dimensionnante: Nr = 524.57 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Dimensions équivalentes de la fondation: A_ = 1.70 (m) B_ = 1.75 (m) Surface du glissement: 2.98 (m2) Cohésion : C = 0.02 (MPa)
Coefficient de frottement fondation - sol: tg() = 0.58 Valeur de la force de glissement F = 0.00 (kN) Valeur de la force empêchant le glissement de la fondation: - su niveau du sol: F(stab) = 321.78 (kN)
Stabilité au glissement : Renversement Autour de l'axe OX Combinaison dimensionnante ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.00 * poids de la fondation 1.00 * poids du sol Poids de la fondation et du sol au-dessus de la fondation: Gr = 56.09 (kN) Charge dimensionnante: Nr = 524.57 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Moment stabilisateur : Mstab = 459.00 (kN*m)
Moment de renversement : Mrenv = 0.00 (kN*m)
Stabilité au renversement : Autour de l'axe OY Combinaison défavorable : ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.00 * poids de la fondation 1.00 * poids du sol Poids de la fondation et du sol au-dessus de la fondation: Gr = 56.09 (kN) Charge dimensionnante: Nr = 524.57 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Moment stabilisateur : Mstab = 445.88 (kN*m)
Moment de renversement : Mrenv = 0.00 (kN*m)
Stabilité au renversement :
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1.3 Dimensionnement Béton Armé
1.3.1 Principes
Milieu : non agressif
Condition de non-fragilité
1.3.2 Analyse du poinçonnement et du cisaillement Poinçonnement Combinaison dimensionnante ELU : CAL.1 N=468.48 Coefficients de chargement: 1.00 * poids de la fondation 1.00 * poids du sol Charge dimensionnante: Nr = 524.57 (kN) Mx = -0.00 (kN*m) My = 0.00 (kN*m) Longueur du périmètre critique : 2.26 (m) Force de poinçonnement : 317.79 (kN) Hauteur efficace de la section heff = 0.40 (m) Contrainte de cisaillement : 0.35 (MPa) Contrainte de cisaillement admissible : 0.90 (MPa) Coefficient de sécurité : 2.556 > 1
1.3.3 Ferraillage théorique
Semelle isolée : Aciers inférieurs : ELU : CAL.1 N=468.48 My = 83.86 (kN*m) Asx = 4.18 (cm2/m)
ELU : CAL.1 N=468.48 Mx = 79.39 (kN*m) Asy = 4.18 (cm2/m)
As min = 4.18 (cm2/m)
Aciers supérieurs : A'sx = 0.00 (cm2/m)
A'sy = 0.00 (cm2/m)
As min = 0.00 (cm2/m)
Fût :
Aciers longitudinaux A = 4.00 (cm2) A min. = 4.00 (cm2)
A = 2 * (Asx + Asy) Asx = 1.20 (cm2) Asy = 0.80 (cm2)
1.3.4 Ferraillage réel 2.3.1 Semelle isolée : Aciers inférieurs : En X :
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15 HA 500 8 l = 1.60 (m) e = 1*-0.80 En Y : 15 HA 500 8 l = 1.65 (m) e = 0.11 Aciers supérieurs :
2.3.2 Fût Aciers longitudinaux Aciers transversaux
5 HA 500 6 l = 0.88 (m) e = 1*0.07
2 Quantitatif :
Volume de Béton = 1.22 (m3)
Surface de Coffrage = 3.21 (m2)
Acier HA 500
Poids total = 28.00 (kG)
Densité = 23.00 (kG/m3)
Diamètre moyen = 8.4 (mm)
Liste par diamètres :
Diamètre Longueur Poids (m) (kG) 6 4.39 0.97 8 48.75 19.24 12 8.76 7.78
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