Introduction
L’abondance de sujets intéressants dans le domaine des constructions en hauteur est telle qu’il n’est pas possible de tous les aborder dans ce travail de Master en Génie Civil. Ce projet se concentre principalement sur la problématique du raidissement horizontal des gratte-ciel. Une seconde étude, plus courte, concernant les déformations différentielles dues aux effets différés a également été réalisée. Le but principal de ce travail est l’optimisation du système de raidissement.
La base de la structure de ce projet est la tour Sacyr Vallehermoso construite à Madrid. Il s’agit d’un gratte-ciel dont les 2/3 des surfaces disponibles sont occupées par un hôtel et le tiers restant par des espaces de bureaux. Sa structure est composée d’un noyau central en béton armé entouré de trois rangées de colonnes mixtes. Les dalles sont également réalisées en construction mixte afin d’augmenter la vitesse de mise en œuvre. Un étage de raidissement sur deux niveaux se situe au sommet de la tour. Dans le cadre de ce projet, nous avons modifié la structure réelle afin de l’adapter à nos envies et besoins, en construisant tous les éléments en béton armé.
Ce travail est divisé en quatre parties. La première partie est une introduction générale aux différents systèmes de raidissement, elle illustre les possibilités réellement mises en pratique par les ingénieurs praticiens. La deuxième est consacrée à la description de la structure porteuse et stabilisatrice du gratte-ciel.
L’utilisation des étages, les matériaux utilisés et le système de raidissement à optimiser y sont décrits en mettant l’accent sur les modifications apportées par rapport à la structure réelle de Madrid. La troisième partie est dévolue à l’optimisation du système de raidissement. Elle explique d’abord le modèle théorique de comportement et les paramètres du modèle. Elle illustre ensuite les différentes résolutions effectuées pour réussir à appréhender le comportement de la structure et l’influence de chacun des paramètres. La quatrième et dernière partie contient une analyse simplifiée de la redistribution des efforts due à l’étage de raidissement. Elle commence par expliquer la problématique inhérente aux effets différés. Elle illustre ensuite les calculs et résultats obtenus pour le fluage et le retrait.
Des copies des différentes tables des matières ci-avant et de la bibliographie sont fournies en annexe. Elles permettent au lecteur attentif de mieux se repérer lors de la lecture du travail sans faire des allers-retours entre les différentes pages.
Ce rapport est le résultat d’un important travail effectué avec le laboratoire de construction en béton (IBETON). Je tiens à remercier chaleureusement l’ensemble des personnes pour leur précieuse contribution lors de la réalisation de ce travail. Ma reconnaissance va en particulier à M. Luca Tassinari pour son aide compétente et sa disponibilité. Je remercie sincèrement M. Miguel Fernández Ruiz et M. Aurelio Muttoni pour leurs précieux conseils d’experts avisés et pour m’avoir laissé une grande liberté quant à l’orientation de ce projet. Mes remerciements vont également à Mlle Jennifer Palley et à M. Amédée Lopez pour leurs commentaires et conseils concernant la rédaction ainsi que pour la relecture très soigneuse de la version finale.
1 Principaux systèmes structuraux de raidissement
Le but de cette étude des différents systèmes structuraux de raidissement est la compréhension générale de la problématique de raidissement horizontal d’une construction en hauteur. Nous allons donc étudier différents systèmes de raidissement envisageables afin d’en choisir un et de l’optimiser.
Le meilleur moyen de commencer ce parcours des différents systèmes de raidissement existants est de l’illustrer par la Figure 1 ci-dessous.
Sans faire de séparation entre les structures en béton armé, en acier ou en construction mixte, la Figure 1 fait état d’une grande partie des systèmes de raidissement usuels pour des bâtiments de plus de 20 étages. Très claire et schématique, elle montre des vues en plan et en élévation ainsi que l’évolution du nombre d’étages maximal réalisables pour chaque système. Il est également intéressant de regarder le graphique qui donne approximativement la répartition de la matière utilisée pour résister aux charges gravitaires et horizontales.
