COURS 5 : STABILITE DES BATIMENTS HALLE I

Cours 5 - Construction
COURS 5 : STABILITE DES BATIMENTS HALLE
I- Principe de stabilité d’une halle
Portiques plans : ensemble de barres avec des liaisons encastrées entre ces barres →rigidité et
résistance dans leur plan. (ce n’est pas triangulé).
Résiste aux charges horizontales et verticales qui génèrent des moments de flexion (l’effort le plus
pénalisant dans la construction) ⇒plus de matière nécessaire.
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A gauche : portique avec poutre horizontale et poteaux encastrés à la poutre. Le portique est
articulé en pied
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A droite : Traverses brisées →effet de voûte, 1- 2 pourcent de pente pour l’écoulement des eaux
de pluie ⇒sections moins importantes que le portique rectiligne. Le portique est encastré en pied
Il peut y en avoir à plusieurs travées et/ou plusieurs étages. En général, ils sont articulés en pied (80%
des cas) →plus économique. Ils sont en bois ou en acier en général.
Organisation :
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Noir : Portiques
Vert et bleu : Ossature secondaire : pannes et lisses de 5-7m de long articulées à chaque
extrémité (dimensionnement : pl2/8), les parois s’appuient sur la structure secondaire
Rouge : palée de stabilité
Moment de flexion : au max au niveau des liaisons entre poutres et poteaux. Lorsque le moment M
dû aux charges dépasse la valeur du moment admissible (ligne horizontale pointillée de Me), on met
un renforcement. Parfois, on peut utiliser une section variable en fonction du moment.
Stabilité au vent perpendiculaire au portique : avec l’ossature principale et secondaire uniquement,
les portiques se mettent en parallélogramme ⇒il faut trianguler avec les contreventements de versant
(2 diagonales = section plus faible ou câbles car ça ne reprendra que la traction) et des palées de
stabilité
→pas besoin d’en mettre partout car tous les portiques sont liés
Stabilité au vent perpendiculaire au portique, vue sur le côté :
✓ 50 m max entre palée de stabilité et bout du bâtiment : à cause des variations thermiques les
poteaux aux extrémités vont se pencher (+/ - 27° = 0,03 mm de variation par mettre ⇒15 mm
pour 50 m de long)
✓ Si le bâtiment mesure plus de 50 m ⇒palée mise au milieu
❌ Il ne faut pas mettre une palée de chaque côté : empêche la dilatation thermique ⇒sinistre
✓ Si le bâtiment est à plus de 100 m ⇒joint de dilatation : soit on double les poteaux, soit on en
met qu’un mais avec des liaisons glissantes qui autorise le glissement longitudinal. ⇒dans les 2
cas, on a un fonctionnement structurel indépendant des 2 parties
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Les poteaux de pignons ou raidisseurs de façade ne reprennent pas de charges verticales : liaisons
glissantes entre eux et les portiques (la poutre va pouvoir descendre) ⇒reprennent les charges de vent
des pignons et servent d’appui intermédiaire pour les lisses.
Exemples :
1. En 4 jours, travail terminé pour mettre la structure primaire : on commence par 2 portiques +
palées de stablilité. Puis on continue en mettant juste ce qu’il faut d’ossature secondaire pour
que les portiques puissent tenir ⇒de cette façon la grue peut quitter le chantier plus rapidement.
Avec 20- 25 m de franchissement entre poteaux, on s’en sort avec des sections gerrables.
2. Plusieurs travées. Trop de contreventement de versant. Plus de 50 m ⇒palée au milieu
3. Poutres à treillis : hauteurs variables possibles : 1/20 e du franchissement (peut aller jusqu’à
1/15e ; 1/35e pour une poutre normale). Moments de flexions repris par les membrures des
poutres ⇒ forme optimisée (membrures plus longues au milieu car moment max). Poutres
articulées aux extrémités ⇒poteau encastré en pied oour que ce soit stable.
4. Sable sur Sarthe : en haut, poutre à treillis encastrée sur les poteaux, eux- mêmes articulés en
pied →toujours système de portique; en bas : palée de stabilité au milieu (80 m de longueur)
5. Hangar n°8 Orly : poutres et poteaux à treillis (quand les membrures se rejoignent =
articulés). Hauteur de poutre = 3,40 m (1/20e de 78 m = 3,9)
6. Voute : Pour avoir moins de flexion et plus de compression, on peut utiliser l’effet de voûte. Arc
à 3 articulations = isostatique ⇒plus de matière, mais les efforts dans les barres ne dépendent
que des charges, et pas des effets des tassements des appuis ou de la dilatation thermique.
7. Arc avec poutre à treillis
8. Arc : section courbe avec variations des hauteurs + bracons (petits trucs penchés) pour éviter
le déversement. Quand la membrure inférieure est comprimée, on peut avoir du
déversement.
9. Poutre défoncée : bracons anti-déversements espacés de 4 m normalement mais
ponctuellement 6 m (réduit la résistance) ⇒pas pris en compte dans le calcul →cause principale
de la catastrophe
II- Étude de cas : L’USINE THOMSON, Guyancourt, 1990
Architecte : Renzo Piano
32 000 m2 en 1990 + extension en 1992 de 8000 m2
Usine de fabrication d’armement (radars, …)
1. La conception
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Programme : bureaux, laboratoires, zones de production, de stockage, locaux sociaux, pour 1100
personnes.
Usine en sheds : 2 versants de couvertures : 1 presque vertical orienté nord et + 1 penché ⇒permet
d’avoir de la lumière naturelle sans effet de serre
Utilisation du principe de sheds pour avoir une bonne qualité de lumière
Inconvénient : monotonie ⇒casser par la longueur des différents halls
Plan : Les différentes longueurs cassent la monotonie.
Mur d’enceinte courbe de 6 m de haut. Les locaux techniques sont retirés du bâtiment : acollés au
mur.
Le 1er shed (au Sud) est dans un sens inversé par rapporta aux autres
Photo
Schéma axonométrique : Système constrictif avec un module de base que l’on peut juxtaposer. Les
modes de productions peuvent changer – espaces nécessaires peuvent bouger ⇒prévoir les extensions →
phalanges ici : doigts et mains
Coupe : Multiples de 90 cm partout pour les dimensions horizontales. Entre 2 sheds : circulation des
fluides en partie supérieure, et des individus en partie inférieure →dimension de l’allée : 3,60 m = 3 x
0,90
Éclairage naturel : casquette + partie opaque courbe = diffraction des rayons renvoyés à l’intérieur du
shed suivant →diffusion plus large des rayons
Axonomoétrie : Deux poutres courbes (juste effet de style car on pourrait en avoir qu’une) s’appuient
sur une poutre longitudinale. Eléments de couverture mesurent tous 7,20 m →surdimensionnés en partie
haute
❖ Les charges verticales
Allée : portiques encastrés entre éléments et articulés en pied
Poutre courbe A de 16 m de long s’appuie sur le poteau N →articulée en 3 points :
Initialement : tubes de 245 mm articulé en 2 points →problème : il fallait les déformer pour avoir une
courbe ⇒difficile car la section est épaisse
⇒ Appui supplémentaire B pour réduire la section de ce tube ⇒on passe à un IPE 180, plus facile à
déformer. Cet appui en B en tenu par 3 tirants : a et b pour les charges vertcales vers le bas ; c sert à
bloquer le soulèvement (charges verticales vers le haut) car la toiture est légère
❖ Les charges horizontales
M et N : En façade, le poteau est bi-articulé : le buton e ou d se tend ou se comprime pour tenir le
poteau selon la direction du vent →tube
Le portique P de la circulation reprend les charges du vent du milieu.
Photo : Dans l’autre sens, on a des raidisseurs de façade qui transmettent les charges du vent à
travers une lisse vers les contreventements en toiture. Pas de palée de stabilité, mais des portiques
de stabilité.
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Tubes : traction et compression
Tendeurs ou ridoirs : dispositif pour raccourcir ou rallonger la longueur des tirants pour qu’il n’y ait
rien à rattraper ⇒immédiatement efficace
Restaurant d’entreprise : plancher avec tôle nervurée. Séparation de la structure de l’enveloppe et
structure des planchers
2. L’enveloppe
Blocs de béton cellulaire préfabriqués (plus léger que le béton normal) ⇒collage
Volonté que ces blocs soient bruts à l’extérieur.
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Longueur = 90 cm
Hauteur = 57 cm
Épaisseur = 30 cm
Poids : 75 kg
Bande rouge : semelle du poteau
● Moins de conductivité thermique
● Bloc glissé entre les semelles (interdit maintenant pour des raisons thermiques) ⇒crée un pont
thermique et condensation (inconvénients jugés mineurs par rapport aux avantages)
Paroi en double peau : isolant thermique entre les nervures (servent d’ossature)
Certaines façades sont entièrement vitrées.
3. La couverture
Souligner la ligne longitudinale à l’intérieur ⇒nervures très marquées
Hauteur de nervure = double du franchissement en passant des mètres aux centimètres (ex : 7,20 m
= 15 cm)
Paroi extérieure : nervures perpendicualires aux nervures intérieures →Écoulement des eaux de pluies
Casquette : que la tôle extérieure
Coupe : Ossature secondaire = panne Z
4. Le montage de la charpente (photos)
Montage simple :
Gabari de montage (structure cubique grise) pour tout bien positionner. Puis on soude sur chantier.
On extrait l’élément du gabari, et on le déplace à la grue.
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