Phase avant-projet : Résistance aux actions horizontales dans les bâtiments multi-étagés à ossature en acier

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1 SS9a-FR-EU Phase avant-projet : Résistance aux actions horizontales dans les bâtiments multi-étagés Ce document décrit les différents moyens de résister aux actions horizontales dans les bâtiments multi-étagés et fournit des conseils de base pour le dimensionnement. Sommaire 1. Formes de construction 2 2. Types de contreventement 2 3. Stabilisation par noyau en béton 4 Page 1

2 SS9a-FR-EU 1. Formes de construction Les forces horizontales comprennent les charges dues au vent, les forces de stabilisation et, dans certaines régions, les actions sismiques. Différentes formes génériques de système de stabilité peuvent être utilisées selon la hauteur et les dimensions horizontales du bâtiment, comme suit : Bâtiments de hauteur moyenne (4-8 étages) : Travées contreventées autour de noyaux ou en façade ou noyau en béton Bâtiments élevés (8-2 étages) : Noyau en béton ou noyau constitué de plaques d acier Immeubles de très grande hauteur ( de 2 étages) : Contreventement extérieur ou conception «ossature-tube» L effet de portique peut être utilisé comme alternative aux travées contreventées. Toutefois, il conduit à une augmentation de la dimension des poteaux et accroît considérablement le coût des assemblages. Par souci d économie, les ossatures assemblées de façon rigide sont à éviter quand l architecture du bâtiment le permet. Pour les bâtiments de moyenne et faible hauteur, les ossatures semi-rigides permettent une économie et leur utilisation est couverte par les Eurocodes. 2. Types de contreventement Le contreventement peut prendre différentes formes génériques, telles que les formes en X, en K et en V, illustrées à la Figure 2.1. En cas d'utilisation d'un contreventement en X, les barres de contreventement peuvent être conçues pour agir seulement en traction (les barres sont des éléments élancés qui flambent lorsqu'ils sont soumis à de faibles efforts de compression, et qui ne sont donc pas efficaces en compression). En cas d'utilisation d'un contreventement en K ou en V, les barres de contreventement doivent pouvoir supporter les efforts de compression. Des aciers plats ou des cornières peuvent être utilisés pour les contreventements en X mais des sections en H ou tubulaires sont généralement utilisées pour les contreventements en K ou V. Page 2

3 SS9a-FR-EU (a) (b) (c) (d) Légende : (a) Contreventement en X (c) Contreventement en V (b) Contreventement en K (d) Contreventement en X Figure 2.1 Différents types de contreventement La nature des efforts exercés dans les barres de contreventement est illustrée à la Figure 2.2 (l'ampleur des efforts dépend de la géométrie du panneau). Comme on le voit, les efforts de compression sont ignorés dans les systèmes de contreventement redondant. (a) (b) (c) Efforts de compression positifs, efforts de traction négatifs Légende : a. Contreventement en X (aciers plats) C. Contreventement en diagonale simple b. Contreventement en V d. Contreventement en K Figure 2.2 Efforts dans les contreventements en X, K et V Il est habituellement possible d insérer le contreventement dans l épaisseur des murs, minimisant ainsi son effet sur les détails architecturaux. Le contreventement en X est le moins intrusif. Le contreventement en V inversé ou la diagonale simple peuvent être rendus nécessaires pour loger des portes dans les murs. Un exemple de contreventement en X est illustré à la Figure 2.3 (d) Page 3

4 SS9a-FR-EU Figure 2.3 Contreventement en X dans un bâtiment à 11 étages (Photo reproduite avec la permission de Bison Structures Ltd) 3. Stabilisation par noyau en béton Les noyaux en béton sont souvent utilisés dans les bâtiments multi-étagés et sont habituellement situés dans le plan pour permettre un accès optimal et le passage des réseaux techniques. Dans les bâtiments élevés, ils sont normalement placés au centre, comme l'illustre la Figure 3.1, et sont construits grâce à un «coffrage glissant», préalablement à l installation de la charpente en acier qui les entoure. Leur taille est déterminée par le nombre d ascenseurs, de colonnes montantes et de zones destinées aux toilettes et à la circulation. L aire du noyau représente habituellement environ 5 à 7 % de l aire du plan pour les bâtiments de moyenne hauteur et peut aller jusqu à 12 à 2 % pour les immeubles de grande hauteur. Les poutres en acier sont fixées au noyau en béton selon différentes méthodes : Incorporation d une plaque en acier à l intérieur du mur, fixée par des connecteurs, auxquels les poutres sont par la suite assemblées sur site. Création de trous ou de poches à l intérieur du mur dans lesquels les poutres sont placées. La méthode des plaques en acier permet de positionner les attaches soudées en tenant compte des tolérances du site. L épaisseur du mur en béton est habituellement comprise entre 2 et 3 mm et une armature suffisante est installée, pour résister aux effets de renversement dus à l action du vent. Les linteaux en béton au dessus des ouvertures nécessitent souvent d importantes armatures. Page 4

5 SS9a-FR-EU 15 m 12 m 1 m 15 m Figure 3.1 Exemple de noyau en béton dans un bâtiment Page 5

6 SS9a-FR-EU Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Phase avant-projet : Résistance aux actions horizontales dans les bâtiments multi-étagés Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par R.M. Lawson SCI Jan 5 Contenu technique vérifié par G.W. Owens SCI Mai 5 Contenu rédactionnel vérifié par D.C. Iles SCI Mai 5 Contenu technique approuvé par les partenaires : 1. Royaume-Uni G.W. Owens SCI 26/5/5 2. France A. Bureau CTICM 26/5/5 3. Suède A. Olsson SBI 26/5/5 4. Allemagne C. Mueller RWTH 11/5/5 5. Espagne J. Chica Labein 2/5/5 6. Luxembourg M. Haller PARE 26/5/5 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G W Owens SCI 25/9/7 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. 8/11/6 Ressource traduite approuvée par : A. Bureau CTICM 9/5/7 Page 6