Phase avant-projet : Poutres secondaires pour bâtiments multi-étagés à usage commercial et résidentiel

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Melanie Henry
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1 Phase avant-projet : Poutres secondaires pour bâtiments multi-étagés à usage Ce document présente les principaux aspects d une conception économique de poutres secondaires dans des bâtiments multi-étagés, et contient des indications de conception préliminaire. Contenu 1. Forme de construction 2 2. Avantages de l utilisation de poutres secondaires de longue portée 4 3. Aspects conceptuels 5 Page 1

2 1. Forme de construction Une grille de poutres de plancher comporte des poutres secondaires qui supportent directement la dalle de plancher, tel qu illustré à la Figure 1.1, et des poutres principales sur lesquelles sont appuyées les poutres secondaires. Les poutres principales et secondaires peuvent toutes être calculées pour agir de façon mixte avec la dalle. L espacement des poutres secondaires dépend des caractéristiques de portée de la dalle; un espacement de 2,5 à 3,6 m est couramment utilisé en construction mixte. Pour une grille de poteaux carrée, les poutres secondaires supportent moins de charge que les poutres principales et, par conséquent, elles sont plus légères et moins hautes. Pour une grille de poteaux rectangulaire, deux configurations génériques de plancher existent : Des poutres principales supportant des poutres secondaires de portée plus faible voir Figure 1.2. Des poutres secondaires de longue portée directement entre les colonnes, ou appuyées sur des poutres principales de portée plus faible voir Figure 1.3. Dans le premier cas, les poutres secondaires sont moins hautes que les poutres principales, tandis que dans le second cas, les hauteurs des poutres peuvent être calculées pour être approximativement égales. Le choix du système est fréquemment déterminé par la stratégie d intégration des réseaux et équipements techniques dans la structure. Si aucune de ces contraintes n existe, la dernière solution est habituellement plus économique. Les poutres secondaires de longue portée peuvent être fabriquées avec des ouvertures régulières multiples; elles sont appelées «poutres cellulaires» (voir Figure 1.4). Ces poutres sont fabriquées en découpant puis en soudant les profils en I ou en H en forme d'onde circulaire. Elles sont de forme similaire aux poutres alvéolaires, qui ont des ouvertures de forme hexagonale. La section transversale des poutres cellulaires est souvent asymétrique suite au soudage de poutres de différentes dimensions, ce qui permet d obtenir une performance optimale en conception mixte. Page 2

3 CMP552/wm12281.wmf Clé : 1 = Poutres principales 2 = Poutres secondaires Figure 1.1 Poutres principales et secondaires dans une grille carrée CMP552/wmf2282.wmf Clé : 1 = Poutres principales 2 = Poutres secondaires Figure 1.2 Disposition des poutres dans une grille rectangulaire; poutres secondaires de portée plus faible Page 3

$CMP552/wmf12283.wmf 2 1 1 2 2 Clé : 1 = Poutres principales 2 = Poutres secondaires Figure 1.3 Grille rectangulaire; poutres secondaires de portée plus longue bcb904\cellular5mjpg Figure 1.$

4 CMP552/wmf12283.wmf Clé : 1 = Poutres principales 2 = Poutres secondaires Figure 1.3 Grille rectangulaire; poutres secondaires de portée plus longue bcb904\cellular5mjpg Figure 1.4 Poutres cellulaires de longue portée 2. Avantages de l utilisation de poutres secondaires de longue portée Les avantages des poutres secondaires de longue portée sont les suivants : Conception efficace pour toutes les grilles de planchers L intégration des réseaux et équipements techniques peut être assurée Rapport portée/hauteur de 20 à 25 pour une conception mixte Ouvertures régulières dans les poutres cellulaires jusqu à 70 % de la hauteur de la poutre. Des ouvertures allongées supplémentaires peuvent être envisagées. Résistance au feu Revêtements intumescents ou autres mesures classiques de protection incendie Page 4

5 3. Aspects conceptuels La conception structurale des poutres secondaires dépend de la grille du plancher et de la possibilité d intégration des réseaux et équipements techniques. Deux cas courants sont pris en compte ci-dessous : poutres laminées en acier (sections IPE/HPE ou UB/UC ou HE), voir Tableau 3.2 et Tableau 3.3; et poutres cellulaires de section asymétrique, au Tableau 3.4. Dans tous les cas, les poutres agissent de façon mixte avec une dalle mixte et sont calculées conformément à l EN Diverses dimensions de poutres sont présentées dans les tableaux. Les données communes dans ces tableaux comportent la charge permanente pour bureaux et le poids propre déterminé par l épaisseur de la dalle et la portée et les dimensions de la poutre. Les limites de l EN sont utilisées pour les flèches. Les aciers de nuance S235 ou S275 sont souvent utilisés pour les poutres secondaires, dont le calcul est limité par la flèche. Cependant, les poutres cellulaires utilisent souvent l acier de nuance S355, car leur calcul est souvent contrôlé par le cisaillement dans l âme. Tableau 3.1 Dimensions de poutres secondaires mixtes de section IPE/HE (acier S235) Poutre laminée en acier Portée maximale de la poutre 6 m 7,5 m 9 m 10,5 m 12 m Poids minimal IPE 270A IPE 300 IPE 360 IPE 400 IPE 500 Hauteur minimale HE 220A HE 240A HE 280A HE 320A HE340B Toutes les données sont pour une épaisseur de dalle de 130 mm, un espacement de poutres de 3 m et une charge permanente de 3 kn/m 2 plus 1 kn/m 2 pour les cloisonnements, etc. Tableau 3.2 Dimensions de poutres secondaires mixtes de section UB/UC (acier S275) Portée maximale de la poutre Poutre laminée en acier 6 m 7,5 m 9 m 10,5 m 12 m Poids minimal x 31 kg/m x 42 kg/m x 51 kg/m x 60 kg/m x 74 kg/m Hauteur minimale x 46 kg/m x 71 kg/m x 89 kg/m x 97 kg/m x 158 kg/m Toutes les données sont pour une épaisseur de dalle de 130 mm, un espacement de poutres de 3 m et une charge permanente de 3 kn/m 2 plus 1 kn/m 2 pour les cloisonnements, etc. Page 5

6 Tableau 3.3 Portées maximales de poutres mixtes sous charges typiques de bureaux IPE Portée (m) HEA Portée (m) HEB Portée (m) 200 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,1 Charge permanente = 3 kn/m 2 plus 1 kn/m 2 pour les cloisonnements, etc. Épaisseur de la dalle = 130 mm; espacement des poutres = 3 m Tableau 3.4 Dimensions de poutres cellulaires mixtes en tant que poutres secondaires (sections IPE/HE en acier S355) Poutre cellulaire Portée maximale de la poutre (m) 12 13, ,5 18 Diamètre d ouverture (mm) Hauteur de la poutre (mm) Membrure supérieure IPE 360 IPE 400 IPE 400 IPE 450 IPE 500 Membrure inférieure HE 260A HE 300A HE 340B HE 360B He 400M Charge permanente = 3 kn/m 2 plus 1 kn/m 2 pour les cloisonnements, etc. Épaisseur de la dalle = 130 mm; espacement des poutres = 3 m Tableau 3.5 Dimensions de poutres cellulaires mixtes en tant que poutres secondaires (sections UC en acier S355) Poutre cellulaire Portée maximale de la poutre (m) 12 13, ,5 18 Diamètre d ouverture (mm) Hauteur de la poutre (mm) Membrure supérieure 305 UC UC UC UC UC 82 Membrure inférieure 254 UC UC UC UC UC 287 Charge permanente = 3 kn/m 2 plus 1 kn/m 2 pour les cloisonnements, etc. Épaisseur de la dalle = 130 mm; espacement des poutres = 3 m Page 6

7 Des ouvertures allongées peuvent être créées dans les poutres cellulaires en découpant l âme entre ouvertures. La position optimale pour ces ouvertures allongées est à proximité du milieu de la portée, tel qu illustré à la Figure 3.2. CMP a.wmf (a) (b) (c) Clé : (a) (b) (c) Poutres cellulaires avec ouverture allongée Ouverture allongée (à mi-portée) Ouverture avec raidisseurs Figure 3.2 Schémas de poutres cellulaires de longue portée avec ouverture allongée Page 7

8 Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Phase avant-projet : Poutres secondaires pour bâtiments multiétagés à usage Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par R.M. Lawson SCI jan 05 Contenu technique vérifié par G.W. Owens SCI mai 05 Contenu rédactionnel vérifié par D.C. Iles SCI mai 05 Contenu technique approuvé par les partenaires STEEL : 1. Royaume-Uni G.W. Owens SCI 26/5/05 2. France A. Bureau CTICM 26/5/05 3. Suède A. Olsson SBI 26/5/05 4. Allemagne C. Mueller RWTH 11/5/05 5. Espagne J. Chica Labein 20/5/05 6. Luxembourg M. Haller PARE 26/5/05 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G.W. Owens SCI 09/5/06 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. Ressource traduite approuvée par : CTICM 29/6/05 Page 8

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