Diplôme Structure Bois. Mémoire technique

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Marie-Christine Carbonneau
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1 Diplôme Structure Bois TOUR D OBSERVATION AU "HARDERKULM" Javier RODRIGUEZ Page : 1 / 8

2 TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES 2 1. DONNEES DU PROJET 3 2 SITUATION 3 3. EMPLACEMENT 4 4 VARIANTE CHOISIE LORS DU PREJURY 5 5. ETUDE DE DIFFERENTS SYSTEMES DE CONTREVENTEMENT 5 6. SYSTÈME DE CONTREVENTEMENT RETENU 7 Page : 2 / 8

1. DONNEES DU PROJET La "Harderbahn AG" est propriétaire du restaurant de montagne "Harderkulm" situé au-dessus de la ville d Interlaken et desservi uniquement par un funiculaire.

3 1. DONNEES DU PROJET La "Harderbahn AG" est propriétaire du restaurant de montagne "Harderkulm" situé au-dessus de la ville d Interlaken et desservi uniquement par un funiculaire. Pour fêter le centième anniversaire de ce dernier, de nouvelles voitures ont été mises en service en Pour augmenter encore l attractivité du site touristique desservi par le funiculaire, il est encore prévu d étudier la possibilité de créer une tour ou une plateforme d observation aux alentours du restaurant. Deux variantes sont à envisagées à savoir : - une tour fondée sur le réservoir situé au-dessus du restaurant - une plateforme située dans la clairière au- dessous du restaurant Ces deux sites sont situés sur la même crête que le restaurant et permettent une vision panoramique sur la vallée et les montagnes environnantes. 2 SITUATION L implantation du projet se situe dans le canton de Berne, plus précisément sur le Harderkulm situé à 1320 mètres d altitude en face de la ville d Interlaken. Emplacement du futur projet Funiculaire L emplacement du futur projet se trouve au sommet de la montagne ce qui représente une différence de niveau de 750 mètres par rapport à la ville d Interlaken. Le seul moyen de transport pour y accéder est un funiculaire car aucune autre route n y accède. La problématique du projet réside donc dans l acheminement du matériel et des matériaux sur place ainsi que dans le moyen de mise en œuvre de l ouvrage qui se fera essentiellement à l aide de l hélicoptère. Page : 3 / 8

3. EMPLACEMENT Lors de la visite des lieux effectuée le mardi 23 septembre et après avoir discuté avec le maître d ouvrage, deux emplacements sont possibles pour la tour d observation.

4 3. EMPLACEMENT Lors de la visite des lieux effectuée le mardi 23 septembre et après avoir discuté avec le maître d ouvrage, deux emplacements sont possibles pour la tour d observation. - au-dessus du réservoir d eau situé 200 m au nord-est du restaurant. - sur le chemin menant du restaurant au réservoir où il existe une surface relativement plate. Emplacement au-dessus du réservoir. Emplacement sur le chemin menant au réservoir. L emplacement retenu et de mon point de vue le plus judicieux est celui situé sur le chemin menant au réservoir car le terrain a une configuration relativement plate contrairement au site du réservoir qui est beaucoup plus escarpé rendant les travaux de terrassement très difficiles. Emplacement tour Emplacement du réservoir Emplacement restaurant Plan topographique des lieux. Page : 4 / 8

4 VARIANTE CHOISIE LORS DU PREJURY La variante choisie lors du préjury est une tour composée de deux grandes poutre-caisson de 4 m de hauteur par 26 longueur disposées verticalement côte à côte à une

5 4 VARIANTE CHOISIE LORS DU PREJURY La variante choisie lors du préjury est une tour composée de deux grandes poutre-caisson de 4 m de hauteur par 26 longueur disposées verticalement côte à côte à une distance de 4 m. Elle est constituée de 9 niveaux formés de paliers intermédiaires situés à l extérieur de la tour et suspendus au toit. La plateforme d observation se situe à 24 mètres au-dessus du niveau du sol, elle a une surface de 50 m2 avec un porte-à-faux de 4 m suspendu avec des tirants métalliques aux poutre-caisson. L accès à la plateforme se fait par des escaliers intérieurs qui s appuient à l extérieur sur les poutre-caisson et à l intérieur sur une rangée de poteaux continus sur la hauteur qui font au même temps office de garde corps. La structure est composée de bois lamellé-collé pour la structure, de bois massif pour les garde-corps et d acier pour les différents tirants métalliques. L avantage de cette conception est qu elle permet une plus grande durabilité car la plupart des assemblages sont protégés des intempéries. 5. ETUDE DE DIFFERENTS SYSTEMES DE CONTREVENTEMENT L inconvénient de cet ouvrage est qu il présente une grande rigidité dans un sens (sens des poutres caissons) mais une rigidité faible dans l autre. La première phase de calcul a été donc de déterminer un système statique capable de contreventer la tour dans le sens de sa faible rigidité. La première variante de dimensionnement (voir dessous) a pour système statique 2 poutres caisson encastrées, un tel système statique se déforme beaucoup sous l effet du vent, de plus le moment d encastrement est très important et ne peur être repris par une poutre caisson avec une hauteur statique de 200 mm. Page : 5 / 8

6 Système statique : Poteaux encastrés Système statique : Poutre vierendeel Première variante de dimensionnement Deuxième variante de dimensionnement La deuxième variante de dimensionnement est constituée d une poutre vierendeel constituée de tirants métalliques entre les paliers d escaliers et disposées un étage sur deux, autrement les gens ne pourraient pas circuler, les paliers étant à l extérieur des poutres caisson. Ce système statique transmet des efforts importants de flexion ainsi que de traction-compression sur les montants, il faudrait donc de très grosses section avec un tel ouvrage. Système statique : voiles à inertie variable Troisième variante de dimensionnement Axonométrie : transmission des efforts à travers les voiles Page : 6 / 8

7 La troisième variante de dimensionnement utilise la paillasse d escalier comme un voile travaillant avec les poutres caisson verticales et formant ainsi une poutre à T, ce qui accroit considérablement l inertie des porteurs verticaux. L inconvénient est que le système n est pas continu sur la hauteur et pour que les efforts internes puissent se transmettre d une poutre à T à l autre, il faut des paliers d escaliers très rigides dans leur plan. Ce système statique est intéressant mais il crée de très fortes concentrations de contraintes aux points de contact entre les voiles. De plus pour qu il puisse fonctionner, il faudrait que la majorité de la structure porteuse soit composée de voiles avec le risque d infiltration d infiltrations d eau sur les éléments horizontaux. Ce système conviendrait mieux à un matériau comme le béton, c est pourquoi il n a pas été retenu. 6. SYSTÈME DE CONTREVENTEMENT RETENU La structure retenue pour ce projet est une tour constituée de 2 poutres caissons latérales à l intérieur desquelles viennent se fixer des escaliers constitués uniquement de planches de bois lamellé collé qui prennent appui à l intérieur sur une série de poteaux séparés entre eux d une longueur de marche et qui font office de garde corps. Les paliers d escaliers se situent de part et d autre des poutres caissons à l extérieur de ces dernières, ils sont fixés à l arrière de la tour à une troisième poutre caisson orientée perpendiculairement aux deux autres et à l avant à un treillis vertical avec des tirants métalliques. Le système est ainsi contreventé dans les deux directions à l aide des deux paires de treillis parallèles, les efforts de vent se transmettent à travers les paliers intermédiaires de la poutre caisson où il agit à celle où il est transmis aux fondations. Page : 7 / 8

8 L emprise au sol de la tour est de 7.78 m dans le sens longitudinal par 4.52 m dans le sens transversal. Les escaliers ont une largeur de 2 m. les paliers 1.2 m. Le platelage des paliers est constitué des mêmes planches de bois en lamellé collé que celles utilisées pour les escaliers Sur la hauteur la tour est constituée de 9 niveaux de 2.63 m chacun pour une hauteur totale de m. la plateforme d observation se trouve à une hauteur de m. Elle est constituée de deux parties, la première située au droit du tronc de la tour dont la moitié est une trémie. Le platelage dans cette partie s appuie sur la poutre caisson latérale et sur les poteaux centraux qui montent jusqu à une hauteur de 1.20 m et qui servent de garde corps. Il est constitué de planches de bois en lamellé collé de même hauteur et largeur que les escaliers et le platelage des paliers. Sur la partie de la plateforme située à l extérieur de la tour, le platelage est continu sur toute la largeur. Des tirants métalliques situés sous plateforme permettent de transmettre les charges de vent au treillis avant vertical. La toiture est composée de deux poutres sur toute sa longueur, entre lesquelles viennent se fixer une série de traverses, le tout est rigidifié par des panneaux. Page : 8 / 8

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