MELCO 8 - Structure d`acier DMR
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MELCO 8 - Structure d`acier DMR
POUTRELLE MELCO 8’’ MANUEL TECHNIQUE 2014 Structure d’acier DMR (2012) Inc. Siège social : 1800 Émile-Bernard, Suite 3A Sorel-Tracy (QC) J3R 0A6 Tél. : 450-746-0440 Sans-frais: 1-888-546-0440 Fax : 450-746-9208 www.structuredacierdmr.com [email protected] 1/43 AVANT-PROPOS Ce manuel technique est destiné aux ingénieurs, architectes et techniciens, pour leur servir de base de conception des éléments de structure faits à base des poutrelles métalliques MELCO 8’’. Sont présentés dans ce manuel, entre autres : • les avantages et les particularités des poutrelles; • les principes de conception et normes de calcul; • les détails d’assemblage; • la mise en œuvre; • les tables de dimensionnement; • etc. REMERCIEMENTS Structure d’acier DMR remercie les experts, professionnels et universitaires suivants pour leurs commentaires constructifs sur les divers aspects techniques du présent guide : • Amar Khaled, ing. Ph.D., École de technologie supérieure (ÉTS) • O.Chaallal, ing., Ph.D., École de technologie supérieure (ÉTS) • Marcel Leblanc, ing., Les Investigations Marcel Leblanc inc. • Pierre Lamarre, ing., Conseil national de recherches Canada (CNRC) • Éric Champagne, Architecte • Bernard McNamara, Architecte • Roberpierre Monnier, Architecte M.Urb. • Jean-Marie Levasseur B.Sc., M.B.A., Conseil national de recherches Canada (CNRC) Nous remercions tout particulièrement le Programme d’aide à la recherche industrielle (PARI) du Conseil national de recherches Canada (CNRC) pour ses conseils et son aide en matière de recherche et développement industrielle. Jean Stéphane Mbega Mve, B.ing, M.ing RESPONSABILITÉS DU LECTEUR Le présent manuel a été conçu en prenant en compte les derniers développements en matière de conception de structure en acier formé à froid et les diverses normes s’y rattachant. Cependant l’utilisation de ce manuel n’engage que la responsabilité exclusive du concepteur. Structure d’acier DMR est disposé, le cas échéant, à rendre disponible toute son expertise. Structure d’acier DMR travaille continuellement à améliorer sa technologie MELCO. Les remarques et suggestions pouvant contribué à l’amélioration de nos documents techniques seront prises en compte dans nos futures publications. 2/43 Poutrelle MELCO 8’’ Manuel technique 2014 Table des matières LISTE DES TABLEAUX ..................................................................................................................... 3 LISTE DES ILLUSTRATIONS ............................................................................................................ 4 1 GÉNÉRALITÉS ........................................................................................................................ 5 1.1 Fabrication ..................................................................................................................... 5 1.2 Érection et gestion de projet ......................................................................................... 5 2 LA POUTRELLE MÉTALLIQUE MELCO 8’’ ............................................................................... 5 2.1 Avantages des poutrelles métalliques MELCO 8’’ ......................................................... 5 2.2 Poutrelle métallique MELCO 8’’ ..................................................................................... 6 2.3 Normes de calcul et évaluation ..................................................................................... 7 2.4 Évaluation expérimentale (caractérisation de la poutrelle MELCO) ............................. 7 2.5 Caractérisation de l’acier utilisé .................................................................................... 7 2.6 Résistance à la corrosion ............................................................................................... 8 3 CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT ................................................................................. 8 3.1 Flèche et résistance aux vibrations ................................................................................ 8 3.2 Résistance acoustique des planchers ............................................................................ 8 3.3 Étude énergétique et isolation thermique .................................................................... 9 3.4 Résistance au feu ........................................................................................................... 9 4 DÉTAILS FONDATION ET ANCRAGES………………………………………………………………………………..13 5 DÉTAILS STRUCTURAUX ...................................................................................................... 18 6 DÉTAILS DES FERMES DE TOIT MELCO ............................................................................... 24 7 LES COMPOSANTS DES BÂTIMENTS MELCO ...................................................................... 29 8 TABLES DE DIMENSIONNEMENT ........................................................................................ 32 9 MONTAGE D’UN BÂTIMENT EN POUTRELLE D’ACIER MELCO ........................................... 37 10 USAGES POSSIBLES .................................................................................................................. 39 11 QUELQUES RÉALISATIONS ......................................................................................................... 40 12 RÉFÉRENCES ........................................................................................................................ 43 Liste des tableaux Tableau 1 - Capacité à la flexion simple (Poutrelle SIMPLE) ........................................................................................................................31 Tableau 2 - Capacité à la flexion simple (Poutrelle DOUBLE).......................................................................................................................32 Tableau 3 - Charge vive pour un plancher en contreplaqué 16mm ...........................................................................................................33 Tableau 4 - Charge vive pour un plancher en béton de 100 mm ................................................................................................................34 Tableau 5 - Résistance à la compression centrée (Poutrelle SIMPLE) .........................................................................................................35 3/43 Liste des illustrations Figure 1 - Parties d’une poutrelle métallique MELCO .......................................................................................................................... 6 Figure 2 - Poutrelles MELCO simple ou double ..................................................................................................................................... 6 Figure 3 - Poutrelle MELCO simple renforcée ....................................................................................................................................... 6 Figure 4 - Banc d’essai et système d’acquisition de données : Compression centrée ....................................................................... 7 Figure 5 - Test de caractérisation de l'acier ........................................................................................................................................... 8 Figure 6 - Plancher résistant aux vibrations et au son .......................................................................................................................... 9 Figure 7 -Mur isolé avec parement en fibrociment et placoplâtre (jusqu’à R28) ............................................................................ 10 Figure 8 - Mur isolé avec parement en tôle (jusqu’à R28) ................................................................................................................. 11 Figure 9 - Isolation de la toiture ........................................................................................................................................................... 12 Figure 10 –Fondation avec muret ........................................................................................................................................................ 13 Figure 11 –Fondation avec dalle .......................................................................................................................................................... 14 Figure 12 –Mur porteur avec surépaisseur ......................................................................................................................................... 14 Figure 13 –Mur porteur avec semelle .................................................................................................................................................. 15 Figure 14 –Dalle flottante avec surépaisseur ...................................................................................................................................... 15 Figure 15 –Ancrage simple type ........................................................................................................................................................... 16 Figure 16 –Ancrages types d’un coin de mur ...................................................................................................................................... 16 Figure 17 –Ancrages d’un coin de mur avec contreventement ......................................................................................................... 17 Figure 18 –Ancrages types pour ouvertures ....................................................................................................................................... 17 Figure 19 - Ancrage à la fondation ....................................................................................................................................................... 18 Figure 20 - Contreventement type sur mur non-porteur .................................................................................................................. 18 Figure 21 - Coupe transversale type .................................................................................................................................................... 19 Figure 22 – Plancher et Mezzanine ...................................................................................................................................................... 20 Figure 23 - Linteaux ............................................................................................................................................................................... 21 Figure 24 - Porte-à-faux ........................................................................................................................................................................ 22 Figure 25 - Balcon .................................................................................................................................................................................. 23 Figure 26 - Toit à une pente (portée jusqu’à 45’-0") .......................................................................................................................... 24 Figure 27- Toit à une pente (portée supérieure à 46’-0’’) .................................................................................................................. 24 Figure 28- Détail type ............................................................................................................................................................................ 24 Figure 29-Toit à deux pente (portée jusqu’à 45’-0") .......................................................................................................................... 25 Figure 30- Toit à deux pente (portée supérieure à 46’-0") ................................................................................................................ 25 Figure 31 - Toit plat ............................................................................................................................................................................... 26 Figure 32 - Connecteur Type 1 ............................................................................................................................................................. 26 Figure 33 - Connecteur Type 2 ............................................................................................................................................................. 26 Figure 34 - Connecteur Type 3 ............................................................................................................................................................. 27 Figure 35 - Connecteur Type 4 ............................................................................................................................................................. 27 Figure 36 - Connecteur Type 5 ............................................................................................................................................................. 28 Figure 37 - Connecteur Type 6 ............................................................................................................................................................. 28 Figure 38 - Connecteur Type 7 ............................................................................................................................................................. 28 Figure 39 - Fourrure de mur HAT 7/8"20G ......................................................................................................................................... 29 Figure 40 - Fourrure de toit HAT 1 5/8"18G ....................................................................................................................................... 29 Figure 41 - Tube 1 3/4"x1 3/4" 16G ..................................................................................................................................................... 31 Figure 42 – Renforts 12G, 14G, 16G, 18G ............................................................................................................................................ 31 Figure 43 - Lisse de base 18G ............................................................................................................................................................... 31 Figure 44 - Profilé de connexion 16G ................................................................................................................................................... 31 Figure 45 - Montage d’un bâtiment en poutrelle d’acier MELCO...................................................................................................... 38 Figure 46 - Applications possibles de la poutrelle d’acier MELCO ..................................................................................................... 39 Figure 47 - Toit plat ............................................................................................................................................................................... 40 Figure 48 - Toit à une pente ................................................................................................................................................................. 40 Figure 49 - Toit à deux pentes ............................................................................................................................................................. 40 Figure 50 - Quai .................................................................................................................................................................................... 39 Figure 51 - Mezzanine ........................................................................................................................................................................... 39 Figure 52 - Chalet .................................................................................................................................................................................. 39 Figure 53- Maison à plusieurs niveaux................................................................................................................................................. 40 Figure 54 - Condos industriels .............................................................................................................................................................. 40 Figure 55 - Station de traitement des eaux usées .............................................................................................................................. 43 4/43 Généralités 1.1 Fabrication Structure d’acier DMR inc s’est spécialisée dans la construction de structures en poutrelles d’acier en héritant de l’entreprise Bâtiment d'acier MELCO : la technologie MELCO, plus de 20 ans d'expérience et des centaines de réalisations en Amérique du nord. 1.2 Fabrication Structure d’acier DMR inc s’est spécialisée dans la construction de structures en poutrelles d’acier en héritant de l’entreprise Bâtiment d'acier MELCO : la technologie MELCO, plus de 20 ans d'expérience et des centaines de réalisations en Amérique du nord. La technologie MELCO utilise des rouleaux d’acier pour produire des poutrelles de qualité avec de l’acier léger formé à froid. Avec une capacité de production de 1000 à 1500 pieds par heure respectivement en modes manuel et semi-automatique, soit 1600000 à 3000000 pieds par an, Structure d’acier DMR inc peut répondre à une demande importante de sa clientèle. 1.3 Érection et gestion de projet Le personnel de Structure d’acier DMR inc est composé d’ingénieurs, de techniciens, de soudeurs et de charpentiers menuisiers expérimentés. Cela permet de développer plusieurs types de projets. Dans le cadre de projet clé en main, la compagnie est responsable de la conception, de la fabrication et de l’érection des éléments de structure ainsi que de gestion des différents corps de métier. Pour les projets relativement complexes et lorsque certaines conditions l’imposent, les plans d’ingénieur produits par nos soins, sont soumis à l’expertise d’un bureau d’ingénieurs indépendants pour vérification et validation. 2 La poutrelle métallique MELCO 8’’ 2.1 Avantages des poutrelles métalliques MELCO 8’’ De nombreuses utilisations de poutrelles existent sur le marché de la construction en Amérique du nord. Cependant la poutrelle MELCO, unique en son genre, bénéficie d’une forme en treillis faite en acier léger formé à froid. Elle offre de nombreux avantages structuraux et économiques : • Légèreté (1,5 à 4,5 kg/m - 1,55 lbs/pi) : manipulation manuelle possible selon l’envergure du projet, et du poids total des éléments; • Facilité de mise en œuvre; • Diversité des types de finitions (bois, métal, fibrociment, placoplâtre, etc.); • Économie d’énergie : continuité de l’isolation à travers les poutrelles; • Âme ajourée : permettant l’installation aisée des réseaux (électricité, plomberie, ventilation, etc.); • Usages structuraux diversifiés : murs, planchers, fermes de toit, etc.; • Bâtiment léger : possibilité de remplacer les usages structuraux courant du bois (fermes de toit, planchers, colombages); • Résistance anti-sismique et contre le vent assurée par des croix de contreventement ou des parements; • Combinaison avec le bois et l’acier lourd possible; • Stabilité dimensionnelle de l’acier; 5/43 • Résistance au feu grâce à un revêtement de panneaux de placoplâtre ou autre techniques équivalentes approuvées (béton projeté, isolants ignifuges pulvérisés, enduits intumescents, etc.). 2.2 Poutrelle métallique MELCO 8’’ La poutrelle MELCO est composée d’une membrure inférieure, d’une membrure supérieure (figure 1a), et d’une diagonale (figure 1b) continue formées à froid et assemblées par des points de soudures (figure 1c). La poutrelle simple MELCO de 8’’ de hauteur statique ainsi obtenue (figure 2a), peut être doublée (figure 2b) et/ou renforcée en fonction des charges à supporter pour augmenter sa capacité portante (figure 3). a. Membrures b. Diagonales c. Points de soudure Figure 1 - Parties d’une poutrelle métallique MELCO 12” 8” 2” 12” a. Simple b. Double Figure 2 - Poutrelles MELCO simple ou double Caps de renforcements Figure 3 - Poutrelle MELCO simple renforcée 6/43 2.3 Normes de calcul et évaluation Les poutrelles d’acier formées à froid MELCO sont fabriquées et évaluées en conformité avec les normes : • CSA-S136-F07 - Spécification nord-américaine pour le calcul des éléments de charpente en acier formés à froid; • CAN/CSA-S016-09 - Règles de calcul des charpentes en acier; • G40.20-F04/G40.21-F04 (C2009) - Exigences générales relatives à l'acier de construction laminé ou soudé/Acier de construction. 2.4 Évaluation expérimentale (caractérisation de la poutrelle MELCO) Les poutrelles MELCO ont fait l’objet de tests en laboratoire, effectués pour déterminer expérimentalement leurs capacités portantes. Les résultats de cette évaluation, confrontés aux valeurs théoriques, ont permis d’établir les tables de dimensionnement (tableaux 1-2-3). Figure 4 - Banc d’essai et système d’acquisition de données : Compression centrée 2.5 Caractérisation de l’acier utilisé Le matériau utilisé pour la fabrication des poutrelles MELCO est de l’acier galvanisé dont les propriétés mécaniques sont conformes à la norme CSA-S136-F07 : Masse volumique 7 850.00 kg/m3 Module de Young, E Coefficient de Poison, µ 203 000.00 MPa 0.30 Limite élastique, Fy 345.00 MPa Résistance à la traction, Fu 445.00 MPa Module de cisaillement, G 78 000.00 MPa Coefficient d'expansion thermique linéaire 11.70 10-6/oC Coefficient de conductivité thermique 56.00 W/mK Des essais de caractérisation de l’acier qui compose les poutrelles MELCO sont régulièrement réalisées en laboratoire conformément à la norme ASTM A370-10 afin de confirmer la limite élastique spécifiée par le fournisseur (Figure 5). 7/43 a. Vue latérale du système b. Vue de face de l’échantillon en place Figure 5 - Test de caractérisation de l'acier 2.6 Résistance à la corrosion Les poutrelles MELCO sont faites en acier galvanisé. Cela leur confère une résistance à la corrosion respectant les exigences de la norme ASTM A924/A924M-10. Tous les assemblages par soudure sont traités à l’aide d’une peinture galvanisée. 3 Conception et dimensionnement Le concepteur d’un bâtiment dont tout ou partie de la structure est composée de poutrelle MELCO doit se conformer au Code national du bâtiment du Canada (CNBC) pour déterminer les charges applicables. Les poutrelles MELCO peuvent être choisies dans les tables de dimensionnement selon la nature et l’intensité de sollicitations : flexion, flexion composée, compression centrée. 3.1 Flèche et résistance aux vibrations Le concepteur a la responsabilité, en se servant des tables de dimensionnement (Paragraphe Erreur ! Source du renvoi introuvable.) de garder à une limite acceptable les flèches des poutrelles MELCO en flexion, annexe D de la norme CAN/CSA S16-09. La résistance à la vibration peut être assurée par un assemblage qui met à contribution l’inertie des poutrelles MELCO double et une dalle de béton coulée en place sur une tôle profilée métallique (Figure 6). Pour avoir des détails sur l’évaluation des caractéristiques particulières en matière de vibration, le concepteur doit se référer à l’annexe E de la norme CAN/CSA S16-09. 3.2 Résistance acoustique des planchers La résistance acoustique peut-être assurée de façon efficace par la fixation aux plafonds de panneaux épais de placoplâtre principalement et la pose dans les cavités des planchers d’isolants en fibres de verre ou de roche (Figure 6). Les ouvertures et les joints doivent être traités avec une 8/43 attention particulière. Voir le CNBC pour les exigences concernant l’indice de transmission du son (ITS) qui doit être déterminé conformément à la norme ASTM E413. Revêtement Dalle de béton Tôle profilé Isolant Poutrelle MELCO double Fourrure métallique Gypse Figure 6 - Plancher résistant aux vibrations et au son 3.3 Étude énergétique et isolation thermique Les poutrelles d’acier MELCO, grâce à leur largeur, permettent la mise en place, entre autres, d’une couche de laine jusqu’à 8 pouces d’épaisseur et ainsi de développer une isolation thermique jusqu’à R28 (Figure 7 & Figure 8). Des solutions d’isolation thermique conventionnelles sont utilisables pour les toitures (Figure 9) : • Laine soufflée sur le plafond > jusqu’à R40; • Panneaux isolants sur la toiture > jusqu’à R40; 3.4 Résistance au feu Pour garantir une résistance au feu conforme aux exigences du CNBC, la protection des poutrelles MELCO doit se faire soit par un système anti-incendie, soit par un parement conforme aux exigences conférées par l’usage prévu du bâtiment. Les détails du revêtement doivent être élaborés de façon à offrir le degré de résistance au feu recherché. Les matériaux principalement utilisés sont des panneaux placoplâtre (Figure 7). Le degré de résistance au feu peut être évalué selon le CNBC (Volume 2) ou par des essais normalisés conformes à la norme CAN/ULC S101 ou à la norme ASTM E119. 9/43 Fibrociment (parement extérieur) Fourrure métallique @ 24’’ c/c Pare-air (facultative) Placoplâtre Fourrure métallique @24" c/c Poutrelle MELCO Laine isolante Bris thermique Pare-vapeur Fourrure métallique @24" c/c Placoplâtre (parement intérieur) Figure 7 -Mur isolé avec parement en fibrociment et placoplâtre (jusqu’à R28) 10/43 Tôle (parement extérieur) Fourrure métallique @36" c/c maximum Pare-air (facultatif) Poutrelle MELCO Laine isolante Bris thermique Pare-vapeur Fourrure métallique @36" c/c maximum Tôle (parement intérieur) Figure 8 - Mur isolé avec parement en tôle (jusqu’à R28) 11/43 Revêtement en tôle Fourrure métallique Laine soufflée Ferme de toit MELCO @48" c/c maximum Bris thermique Pare-vapeur Fourrure métallique @ 24’’ c/c Plafond de gypse a. Laine soufflée sur plafond (jusqu’à R40) Revêtement en tôle Fourrure métallique Panneaux isolants Platelage de bois Ferme de toit MELCO @48" c/c maximum b. Panneaux isolants (jusqu’à R40) Figure 9 - Isolation de la toiture 12/43 4 Détails fondation et ancrages Figure 10 –Fondation avec muret 13/43 Figure 11 –Fondation avec dalle Figure 12 –Mur porteur avec surépaisseur 14/43 Figure 13 –Mur porteur avec semelle Figure 14 –Dalle flottante avec surépaisseur NOTES : Localisation et détails d’armatures (selon ingénieur) 15/43 Figure 15 –Ancrage simple type Figure 16 –Ancrages types d’un coin de mur 16/43 Figure 17 –Ancrages d’un coin de mur avec contreventement Figure 18 –Ancrages types pour ouvertures 17/43 5 Détails structuraux La poutrelle métallique MELCO permet des usages structuraux variés (voir ci-dessous) : • Murs; • Porte-à-faux; • Planchers et Mezzanines; • Balcons; • Linteaux; • Fermes de toit. Poutrelle MELCO Lisse de base (en C) Ancrage Bande d’étanchéité Mur de fondation Dalle de béton Figure 19 - Ancrage à la fondation Figure 20 - Contreventement type sur mur non-porteur 18/43 Figure 21 - Coupe transversale type 19/43 a. Appui avec goujons et cornières b. Encastré ou appui dans des rainures c. Appui à travers une lisse de bois d. Appui sur poutre laminée e. Appui sur colombages MELCO (Type 1) f. Appui sur colombages MELCO (Type 2) Figure 22 – Plancher et Mezzanine 20/43 a. En poutrelles MELCO simple b. En poutrelles MELCO double Figure 23 - Linteaux 21/43 a. Sur mur en béton b. Sur colombages MELCO Figure 24 - Porte-à-faux 22/43 a. Sur mur en béton b. Sur mur en MELCO Figure 25 - Balcon 23/43 6 Détails des fermes de toit MELCO Figure 26 - Toit à une pente (portée jusqu’à 45’-0") Figure 27- Toit à une pente (portée supérieure à 46’-0’’) Figure 28- Détail type 24/43 Figure 29 - Toit à deux pente (portée jusqu’à 45’-0") Figure 30- Toit à deux pente (portée supérieure à 46’-0") 25/43 Figure 31 - Toit plat Figure 32 - Connecteur Type 1 Figure 33 - Connecteur Type 2 26/43 Figure 34 - Connecteur Type 3 Figure 35 - Connecteur Type 4 27/43 Figure 36 - Connecteur Type 5 Figure 37 - Connecteur Type 6 Figure 38 - Connecteur Type 7 28/43 7 Les composants des bâtiments MELCO Outre la poutrelle métallique MELCO d’autres pièces, en acier léger formé à froid, disponibles sur le marché entre dans la composition des bâtiments MELCO : • Fer plat 2 7/8" 16G, utilisé pour le contreventement (Figure 11); • Fourrure de mur HAT 7/8"20G (Figure 31); • Fourrure de toit HAT 1 5/8"18G (Figure 32); • Tube 2"x2" 16G (Figure 33); • Lisse de basse 18G (Figure 34) ; • Profilé de connexion 16G (Figure 35); Figure 39 - Fourrure de mur HAT 7/8"20G Figure 40 - Fourrure de toit HAT 1 5/8"18G 29/43 Figure 41 - Tube 1 3/4"x 1 3/4" 16G Figure 42 -Renfort 12G, 14G, 16G, 18G Figure 43 - Lisse de base 18G Figure 44 – Profilé du connecteur 16G 30/43 8 Tables de dimensionnement Tableau 1 - Capacité à la flexion simple (Poutrelle SIMPLE) Support 8'-0'' | 2.44 m 10'-0'' | 3.05 m 12'-0'' | 3.66 m 14'-0'' | 4.27 m 16'-0'' | 4.88 m 18'-0'' | 5.49 m 20'-0'' | 6.10 m Espacement Non renforcée Renforcée (G18, G16, G14, G12) 12'' | 305 mm ÉLS 13.1 KPa | ÉLU 15.8 KPa ÉLS 18.7 KPa | ÉLU 27.2 KPa 24'' | 610 mm 6.5 KPa | 7.9 KPa 9.4 KPa | 13.6 KPa 36'' | 914 mm 4.4 KPa | 5.3 KPa 6.2 KPa | 9.1 KPa 48'' | 1219 mm 3.3 KPa | 4.0 KPa 4.7 KPa | 6.8 KPa 12'' | 305 mm 8.8 KPa | 12.6 KPa 13.0 KPa | 19.0 KPa 24'' | 610 mm 4.4 KPa | 6.3 KPa 6.5 KPa | 9.5 KPa 36'' | 914 mm 2.9 KPa | 4.2 KPa 4.3 KPa | 6.3 KPa 48'' | 1219 mm 2.2 KPa | 3.1 KPa 3.3 KPa | 4.8 KPa 12'' | 305 mm 4.4 KPa | 9.4 KPa 7.4 KPa | 10.9 KPa 24'' | 610 mm 2.2 KPa | 4.7 KPa 3.7 KPa | 5.5 KPa 36'' | 914 mm 1.5 KPa | 3.1 KPa 2.5 KPa | 3.6 KPa 48'' | 1219 mm 1.1 KPa | 2.3 KPa 1.8 KPa | 2.7 KPa 12'' | 305 mm 3.4 KPa | 7.6 KPa 6.4 KPa | 10.0 KPa 24'' | 610 mm 1.7 KPa | 3.8 KPa 3.2 KPa | 5.0 KPa 36'' | 914 mm 1.1 KPa | 2.5 KPa 2.1 KPa | 3.3 KPa 48'' | 1219 mm 0.9 KPa | 1.9 KPa 1.6 KPa | 2.5 KPa 12'' | 305 mm 2.4 KPa | 5.9 KPa 5.5 KPa | 9.0 KPa 24'' | 610 mm 1.2 KPa | 3.0 KPa 2.7 KPa | 4.5 KPa 36'' | 914 mm 0.8 KPa | 2.0 KPa 1.8 KPa | 3.0 KPa 48'' | 1219 mm 0.6 KPa | 1.5 KPa 1.4 KPa | 2.2 KPa 12'' | 305 mm 1.9 KPa | 4.7 KPa 4.3 KPa | 8.0 KPa 24'' | 610 mm 0.9 KPa | 2.4 KPa 2.2 KPa | 4.0 KPa 36'' | 914 mm 0.6 KPa | 1.6 KPa 1.4 KPa | 2.7 KPa 48'' | 1219 mm 0.5 KPa | 1.2 KPa 1.1 KPa | 2.0 KPa 12'' | 305 mm 1.3 KPa | 3.5 KPa 3.1 KPa | 7.0 KPa 24'' | 610 mm 0.7 KPa | 1.8 KPa 1.6 KPa | 3.5 KPa 36'' | 914 mm 0.4 KPa | 1.2 KPa 1.0 KPa | 2.3 KPa 48'' | 1219 mm 0.3 KPa | 0.9 KPa 0.8 KPa | 1.8 KPa * ÉLS = État Limite de Service (flèche maximale = L/300) * ÉLU = État Limite Ultime * Supports latéraux @48" c/c minimum 31/43 Tableau 2 - Capacité à la flexion simple (Poutrelle DOUBLE) Support 8'-0'' | 2.44 m 10'-0'' | 3.05 m 12'-0'' | 3.66 m 14'-0'' | 4.27 m 16'-0'' | 4.88 m 18'-0'' | 5.49 m 20'-0'' | 6.10 m Espacement Non renforcée Renforcée (G18, G16, G14, G12) 12'' | 305 mm ÉLS 31.1 kPa | | ÉLU 42.3 kPa ÉLS 38.7 kPa | | ÉLU 47.6 kPa 24'' | 610 mm 15.5 kPa | 21.2 kPa 19.4 kPa | 23.8 kPa 36'' | 914 mm 10.4 kPa | 14.1 kPa 12.9 kPa | 15.9 kPa 48'' | 1219 mm 7.8 kPa | 10.6 kPa 9.7 kPa | 11.9 kPa 12'' | 305 mm 22.0 kPa | 29.8 kPa 27.7 kPa | 33.8 kPa 24'' | 610 mm 11.0 kPa | 14.9 kPa 13.9 kPa | 16.9 kPa 36'' | 914 mm 7.3 kPa | 9.9 kPa 9.2 kPa | 11.3 kPa 48'' | 1219 mm 5.5 kPa | 7.5 kPa 6.9 kPa | 8.4 kPa 12'' | 305 mm 12.9 kPa | 17.3 kPa 16.7 kPa | 19.9 kPa 24'' | 610 mm 6.5 kPa | 8.7 kPa 8.4 kPa | 10.0 kPa 36'' | 914 mm 4.3 kPa | 5.8 kPa 5.6 kPa | 6.6 kPa 48'' | 1219 mm 3.2 kPa | 4.3 kPa 4.2 kPa | 5.0 kPa 12'' | 305 mm 11.0 kPa | 15.3 kPa 15.6 kPa | 18.5 kPa 24'' | 610 mm 5.5 kPa | 7.7 kPa 7.8 kPa | 9.3 kPa 36'' | 914 mm 3.7 kPa | 5.1 kPa 5.2 kPa | 6.2 kPa 48'' | 1219 mm 2.7 kPa | 3.8 kPa 3.9 kPa | 4.6 kPa 12'' | 305 mm 9.0 kPa | 13.3 kPa 14.4 kPa | 17.1 kPa 24'' | 610 mm 4.5 kPa | 6.7 kPa 7.2 kPa | 8.5 kPa 36'' | 914 mm 3.0 kPa | 4.4 kPa 4.8 kPa | 5.7 kPa 48'' | 1219 mm 2.3 kPa | 3.3 kPa 3.6 kPa | 4.3 kPa 12'' | 305 mm 7.0 kPa | 10.9 kPa 12.3 kPa | 15.4 kPa 24'' | 610 mm 3.5 kPa | 5.4 kPa 6.2 kPa | 7.7 kPa 36'' | 914 mm 2.3 kPa | 3.6 kPa 4.1 kPa | 5.1 kPa 48'' | 1219 mm 1.8 kPa | 2.7 kPa 3.1 kPa | 3.8 kPa 12'' | 305 mm 5.0 kPa | 8.4 kPa 10.3 kPa | 13.7 kPa 24'' | 610 mm 2.5 kPa | 4.2 kPa 5.1 kPa | 6.8 kPa 36'' | 914 mm 1.7 kPa | 2.8 kPa 3.4 kPa | 4.6 kPa 48'' | 1219 mm 1.2 kPa | 2.1 kPa 2.6 kPa | 3.4 kPa * ÉLS = État Limite de Service (flèche maximale = L/300) * ÉLU = État Limite Ultime * Supports latéraux @48" c/c minimum 32/43 Tableau 3 - Charge vive pour un plancher en contreplaqué 16mm (5/8") sur Poutrelles DOUBLES Poids propre maximum du plancher (contreplaqué + poutrelle double) = 0.70 kPa Support 8'-0'' | 2.44 m 10'-0'' | 3.05 m 12'-0'' | 3.66 m 14'-0'' | 4.27 m 16'-0'' | 4.88 m 18'-0'' | 5.49 m 20'-0'' | 6.10 m Espacement Non renforcée Renforcée (G18, G16, G14, G12) 12'' | 305 mm ÉLS 28.8 kPa | | ÉLU 26.3 kPa ÉLS 36.4 kPa | | ÉLU 29.8 kPa 24'' | 610 mm 14.4 kPa | 13.2 kPa 18.2 kPa | 14.9 kPa 36'' | 914 mm 9.6 kPa | 8.8 kPa 12.1 kPa | 9.9 kPa 48'' | 1219 mm 7.2 kPa | 6.6 kPa 9.1 kPa | 7.5 kPa 12'' | 305 mm 19.7 kPa | 18.0 kPa 25.4 kPa | 20.6 kPa 24'' | 610 mm 9.9 kPa | 9.0 kPa 12.7 kPa | 10.3 kPa 36'' | 914 mm 6.6 kPa | 6.0 kPa 8.5 kPa | 6.9 kPa 48'' | 1219 mm 4.9 kPa | 4.5 kPa 6.4 kPa | 5.2 kPa 12'' | 305 mm 10.6 kPa | 9.6 kPa 14.4 kPa | 11.4 kPa 24'' | 610 mm 5.3 kPa | 4.8 kPa 7.2 kPa | 5.7 kPa 36'' | 914 mm 3.5 kPa | 3.2 kPa 4.8 kPa | 3.8 kPa 48'' | 1219 mm 2.7 kPa | 2.4 kPa 3.6 kPa | 2.8 kPa 12'' | 305 mm 8.7 kPa | 8.3 kPa 13.3 kPa | 10.4 kPa 24'' | 610 mm 4.3 kPa | 4.2 kPa 6.6 kPa | 5.2 kPa 36'' | 914 mm 2.9 kPa | 2.8 kPa 4.4 kPa | 3.5 kPa 48'' | 1219 mm 2.2 kPa | 2.1 kPa 3.3 kPa | 2.6 kPa 12'' | 305 mm 6.7 kPa | 7.0 kPa 12.1 kPa | 9.5 kPa 24'' | 610 mm 3.4 kPa | 3.5 kPa 6.1 kPa | 4.7 kPa 36'' | 914 mm 2.2 kPa | 2.3 kPa 4.0 kPa | 3.2 kPa 48'' | 1219 mm 1.7 kPa | 1.7 kPa 3.0 kPa | 2.4 kPa 12'' | 305 mm 4.7 kPa | 5.3 kPa 10.1 kPa | 8.3 kPa 24'' | 610 mm 2.4 kPa | 2.7 kPa 5.0 kPa | 4.2 kPa 36'' | 914 mm 1.6 kPa | 1.8 kPa 3.4 kPa | 2.8 kPa 48'' | 1219 mm 1.2 kPa | 1.3 kPa 2.5 kPa | 2.1 kPa 12'' | 305 mm 2.7 kPa | 3.7 kPa 8.0 kPa | 7.2 kPa 24'' | 610 mm 1.3 kPa | 1.8 kPa 4.0 kPa | 3.6 kPa 36'' | 914 mm 0.9 kPa | 1.2 kPa 2.7 kPa | 2.4 kPa 48'' | 1219 mm 0.7 kPa | 0.9 kPa 2.0 kPa | 1.8 kPa * ÉLS = État Limite de Service (flèche maximale = L/300) * ÉLU = État Limite Ultime * Supports latéraux @48" c/c minimum 33/43 Tableau 4 - Charge vive pour un plancher en béton de 100 mm sur tablier mét. 38 mm sur Poutrelles DOUBLES Poids propre maximum du plancher (béton + tabiler métalique + poutrelle double) = 2.50 kPa Support 8'-0'' | 2.44 m 10'-0'' | 3.05 m 12'-0'' | 3.66 m 14'-0'' | 4.27 m 16'-0'' | 4.88 m 18'-0'' | 5.49 m 20'-0'' | 6.10 m Espacement Non renforcée Renforcée (G18, G16, G14, G12) 12'' | 305 mm ÉLS 22.9 kPa | | ÉLU 21.4 kPa ÉLS 30.5 kPa | | ÉLU 24.9 kPa 24'' | 610 mm 11.4 kPa | 10.7 kPa 15.3 kPa | 12.5 kPa 36'' | 914 mm 7.6 kPa | 7.1 kPa 10.2 kPa | 8.3 kPa 48'' | 1219 mm 5.7 kPa | 5.3 kPa 7.6 kPa | 6.2 kPa 12'' | 305 mm 13.8 kPa | 13.0 kPa 19.5 kPa | 15.7 kPa 24'' | 610 mm 6.9 kPa | 6.5 kPa 9.8 kPa | 7.8 kPa 36'' | 914 mm 4.6 kPa | 4.3 kPa 6.5 kPa | 5.2 kPa 48'' | 1219 mm 3.4 kPa | 3.3 kPa 4.9 kPa | 3.9 kPa 12'' | 305 mm 4.7 kPa | 4.7 kPa 8.5 kPa | 6.5 kPa 24'' | 610 mm 2.4 kPa | 2.4 kPa 4.3 kPa | 3.2 kPa 36'' | 914 mm 1.6 kPa | 1.6 kPa 2.8 kPa | 2.2 kPa 48'' | 1219 mm 1.2 kPa | 1.2 kPa 2.1 kPa | 1.6 kPa 12'' | 305 mm 2.8 kPa | 3.4 kPa 7.4 kPa | 5.5 kPa 24'' | 610 mm 1.4 kPa | 1.7 kPa 3.7 kPa | 2.8 kPa 36'' | 914 mm 0.9 kPa | 1.1 kPa 2.5 kPa | 1.8 kPa 48'' | 1219 mm 0.7 kPa | 0.8 kPa 1.8 kPa | 1.4 kPa 12'' | 305 mm 0.8 kPa | 2.1 kPa 6.2 kPa | 4.6 kPa 24'' | 610 mm 0.4 kPa | 1.0 kPa 3.1 kPa | 2.3 kPa 36'' | 914 mm 0.3 kPa | 0.7 kPa 2.1 kPa | 1.5 kPa 48'' | 1219 mm 0.2 kPa | 0.5 kPa 1.6 kPa | 1.1 kPa 12'' | 305 mm - | - 4.1 kPa | 3.4 kPa 24'' | 610 mm - | - 2.1 kPa | 1.7 kPa 36'' | 914 mm - | - 1.4 kPa | 1.1 kPa 48'' | 1219 mm - | - 1.0 kPa | 0.9 kPa 12'' | 305 mm - | - 2.1 kPa | 2.3 kPa 24'' | 610 mm - | - 1.0 kPa | 1.1 kPa 36'' | 914 mm - | - 0.7 kPa | 0.8 kPa 48'' | 1219 mm - | - 0.5 kPa | 0.6 kPa * ÉLS = État Limite de Service (flèche maximale = L/300) * ÉLU = État Limite Ultime * Supports latéraux @48" c/c minimum 34/43 Tableau 5 - Résistance à la compression centrée (Poutrelle SIMPLE) Hauteur Non renforcée Renforcée G18 Renforcée G16 Renforcée G14 Renforcée G12 8' (2.44 m) 44.9 kN | 10085 lbf 91.9 kN | 20655 lbf 112.3 kN | 25245 lbf 134.5 kN | 30235 lbf 153.7 kN | 34550 lbf 10' (3.05 m) 43.9 kN | 9860 lbf 90.3 kN | 20295 lbf 103.9 kN | 23365 lbf 123.5 kN | 27770 lbf 140.1 kN | 31495 lbf 12' (3.66 m) 42.9 kN | 9635 lbf 88.7 kN | 19930 lbf 95.6 kN | 21480 lbf 112.6 kN | 25310 lbf 126.5 kN | 28440 lbf 14' (4.27 m) 42.9 kN | 9635 lbf 88.7 kN | 19930 lbf 95.6 kN | 21480 lbf 112.6 kN | 25310 lbf 126.5 kN | 28440 lbf 16' (4.88 m) 42.9 kN | 9635 lbf 88.7 kN | 19930 lbf 95.6 kN | 21480 lbf 112.6 kN | 25310 lbf 126.5 kN | 28440 lbf 18' (5.49 m) 42.9 kN | 9635 lbf 88.7 kN | 19930 lbf 95.6 kN | 21480 lbf 112.6 kN | 25310 lbf 126.5 kN | 28440 lbf 20' (6.10 m) 42.9 kN | 9635 lbf 88.7 kN | 19930 lbf 95.6 kN | 21480 lbf 112.6 kN | 25310 lbf 126.5 kN | 28440 lbf * Supports latéraux @36" (914 mm) C/C maximum ** Les valeurs de ce tableau corresponde à K = 1.0 35/43 9 Étape de montage d’un bâtiment MELCO Étape 1. Réception de la structure a. La disposition des fermes (poutrelles et chevrons) doivent être en fonction de leur levage ultérieur. b. Vérifier les dimensions des fondations et des fermes de toit pour que le tout coïncide avec les plans. c. Les boulons d’ancrage devront être mis en place lors de la coulée du béton. d. Déposer les pièces de structure aux abords de la fondation en gardant 15 pieds de libre pour le « sky jack » Étape 2. Pose des lisses a. Mise en place de la membrane d’étanchéité sur la fondation tout autour du bâtiment comme indiqué aux plans et devis. b. Mise en place de la lisse i. La lisse doit arriver à égalité avec la paroi extérieure de la fondation au périmètre du bâtiment, S.I.C. selon revêtement extérieur (voir plan & devis) ii. Les lisses utilisées pour les murs non-porteurs doivent être plus courtes de 8’’ à chacune des extrémités. iii. Les lisses utilisées pour les murs porteurs doivent être en pleine longueur d’un bout à l’autre de la fondation. iv. Pour faciliter le perçage des lisses, appliquer une goutte de silicone sur le bout de chaque boulon d’encrage. v. Déposer la lisse sur les boulons d’ancrage à l’endroit désigné. vi. Trouer la lisse où les gouttes de silicone sont demeurées. vii. Une lisse temporaire doit être posé au même niveau que les autres lisses là où il y a des ouvertures pour les portes. Étape 3. Fabrication d’une colonne de montage a. Construction d’une colonne de 8’’ carré avec la lisse et les poutrelles des murs nonporteurs. b. Ériger celle-ci plus haut que la bâtisse à construire. c. Attacher la colonne avec 4 fils d’acier. d. S’assurer que cette dernière est bien au niveau. Étape 4. Assemblage fermes/poteaux a. Les fermes de toit devraient déjà être superposées les unes aux autres. b. Insérer les poutrelles dans les endroits prédisposés à les recevoir (connecteurs) aux extrémités du chevron. Les poutrelles doivent être installées le bris thermique du coté intérieur du bâtiment. c. Prendre les mesures de la hauteur totale du mur et fixer une vis lorsque l’ajustement de la hauteur sera fait. d. Prendre la mesure entre l’extrémité de la poutrelle et le milieu du chevron (en diagonale). e. Une fois la mesure obtenue, visser au minimum 8 vis sur le côté intérieur et 8 vis sur le côté extérieur. f. Répéter l’opération pour toutes les fermes. 36/43 Étape 5. Montage de la structure a. Montage des murs porteurs et des fermes de toit i. Appuyer les extrémités de la ferme contre le sol (et non contre les autres fermes) à l’aide de la grue (si nécessaire) lorsqu’elles sont en position couché. ii. Monter d’un coup la ferme, une fois debout, deux personnes doivent tenir chacune des extrémités pour éviter des accidents et pour bien aligner la ferme vers sa destination finale. iii. Une fois que la ferme est appuyée dans la lisse (à la distance requise selon le plan) visser deux appuis distincts dans le chevron et visser l’extrémité de la ferme à la lisse du fond. iv. Visser toutes les fourrures métalliques requis sur les murs extérieurs et visser par la suite les fourrures des murs intérieurs. (voir plan) v. Important : ne pas mettre les fourrures métalliques sur le toit tout de suite, il sera ainsi plus facile de manœuvrer avec la grue. vi. Vérifier la remise à niveau à tous les 4 fermes de toit et posé un contreventement temporaire. (voir figure ci-dessous) vii. Mettre des appuis intérieurs à tous les 12’’ (appui partant du milieu du montant de la ferme et allant au milieu du chevron) un autre appui sera nécessaire en diagonale pour tenir les fermes ensemble. viii. Installation des profilés de fourrures métalliques à l’intérieur de la ferme de toit, servant de support latéraux. ix. Recommencer jusqu’à ce que le bâtiment soit terminé. Pour l’autre extrémité du bâtiment, il n’est pas nécessaire d’avoir un appui contre le sol étant donné que le bâtiment tiendra par lui-même à ce moment-là. b. Montage des poutrelles du mur non-porteur i. S’assurer que les boulons d’ancrage sont bien vissés et que la lisse ne bouge plus. ii. Installation de la lisse en haut du mur non-porteur, fixée sous la ferme de toit. iii. Installation des poutrelles à la verticale, au début de la lisse, suivant l’emplacement des ancrages, soit à 9’’centre du début de la fondation. iv. Ancré solidement la poutrelle et la mettre au niveau. v. Installer la poutrelle le bris thermique vers l’intérieur. vi. Répéter l’opération pour toutes les poutrelles. vii. Installation des profilés de fourrures métalliques requis sur les murs intérieurs et extérieurs. (voir plan) c. Pose des profilés de fourrure métallique sur le toit i. Avant de procéder avec le recouvrement de la toiture, il faut mettre un ‘L’ d’acier tout autour de la toiture pour que le recouvrement s’appuie sur ce ‘L’. Visser le ‘L’ sur le dessus pour l’instant, puisque le recouvrement des cotés s’imbriquera en dessous de celui-ci. ii. Installation des profilés de fourrures métalliques requis sur la toiture (voir plan) iii. Recouvrir la toiture du parement extérieur requis (voir plan) d. Création des ouvertures i. Localiser les fenêtres, portes de service, portes de garage, etc. (voir plan). ii. Couper la lisse au bas des ouvertures descendantes jusqu’à la dalle, au pourtour de la bâtisse (voir plan). 37/43 iii. Couper les poutrelles aux endroits requis (voir plans). iv. Doubler les poutrelles aux endroits requis (voir plans). v. Installer une lisse en haut des ouvertures de moins de 48’’ de longueur afin de faciliter la pose des portes et fenêtres. vi. Installer les linteaux simples pour les ouvertures de plus de 48’’de longueur sur les murs non porteur (voir plans). vii. Installer les linteaux doubles pour les ouvertures de plus de 48’’de longueur sur les murs porteurs (voir plans). viii. Installer les lisses sur les côtés des ouvertures pour faciliter la pose. ix. Les ouvertures sont maintenant crées, il ne manque qu’à insérer les fenêtres ou portes à la toute fin. e. Recouvrement des cotés i. Commencer le recouvrement en fixant les coins d’acier (ou autres types de parement) ii. Recouvrir les côtés avec le parement extérieur (voir plan). iii. Les feuilles doivent être de la bonne longueur pour les cotés mais peuvent nécessiter de légères coupes dans les bouts. f. Installation des portes et fenêtres Fondation, ancrages et lisses Finitions : isolation, revêtement … Érection de la structure Fourrures et linteaux Figure 45 - Montage d’un bâtiment en poutrelle d’acier MELCO 38/43 10 Usages possibles Résidentiel Industriel (Entrepôt) Industriel (Hangar) Commercial Agricole Figure 46 - Applications possibles de la poutrelle d’acier MELCO 39/43 11 Quelques réalisations Figure 47 - Toit plat Figure 48 - Toit à une pente Figure 49 - Toit à deux pentes 40/43 Figure 50 - Quai Figure 51 - Mezzanine Figure 52 - Chalet 41/43 Figure 53- Maison à plusieurs niveaux Figure 54 - Condos industriels 42/43 Figure 55 - Station de traitement des eaux usées 12. Références AISI. (1996). Cold-formed steel : design manual, Washington, D.C., American Iron and Steel Institute. ASTM. (2010). ASTM A370-10 - Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products, West Conshohocken, PA, USA, American Society for Testing and Materials. ASTM. (2010). ASTM A924/A924M-10 - Standard Specification for General Requirements for Steel Sheet, Metallic-Coated by the Hot-Dip Process, West Conshohocken, PA, USA, American Society for Testing and Materials. CSA. (2010). CAN/CSA S16-09 - Règles de calcul des charpentes d'acier, Mississauga, Canadian Standards Association. CSA. (2007). CSA-S136-F07 - Spécification nord-américaine pour le calcul des éléments de charpente en acier formés à froid, Mississauga, Canadian Standards Association. CSA. (C2009). G40.20-F04/G40.21-F04 - Exigences générales relatives à l'acier de construction laminé ou soudé/Acier de construction, Mississauga, Canadian Standards Association. Mbega Mve, J. S. (2010). Évaluation expérimentale de la performance des poutrelles métalliques MELCO à la compression centrée et à la flexion composée, Montréal, École de technologie supérieure. Robiquet, B. (2009). Evaluation expérimentale à la flexion simple des poutrelles métalliques MELCO, Montréal, École de technologie supérieure. 43/43