Mémoire technique : Halle industrielle à Villars-Ste-Croix Novembre 2008 Page : 1 / 6
Table des matières 1. Les données 2 2. Le travail demandé 3 3. La démarche 3 4. Résumé des sections et conclusion 7 1. Les données Ce projet a pour base une halle industrielle en construction métallique en cours de montage à Villars-Ste-Croix. Cette halle sert à faire l entretien de petite machine de chantier de Wacker Neuson. Cette halle devra accueillir plusieurs parties, l une d elle servant à l entretien des machines et une autre devant accueillir des bureaux. Il y a également une autre partie, mais qui n est pas à étudier. La toiture de cette halle est constitué d une tôle SP, d un par vapeur et une isolation. Dans la partie bureau, il y a une dalle à usage de bureau. Elle doit être prévue avec une épaisseur minimum pour des raisons de limitation de hauteur. Elle devra reprendre une finition de carrelage. La halle possède un pont roulant de 5To de capacité et une potence de 1.5To 4.5m. La partie halle à une portée de 21.6m et une longueur de 21.6m. La toiture de cette partie est bombée et atteint en son sommet la hauteur de 8m Plan de la halle La partie bureau est destinée à accueillir des espaces de bureaux, de vente, de réfectoire et de vestiaires. Cette partie est également en construction métallique et a une portée de 7.2m pour une longueur de 21.6m, et une hauteur totale de 6m. Élévation Page : 2 / 6
2. Le travail demandé Ce travail de diplôme porte sur l étude de 3 variantes de structure en bois, sans pour autant exclure les solutions fessant appel à d autres matériaux. Les variantes proposées peuvent présenter une géométrie de la toiture différente de celle proposé par la variante en métal toutefois ces variantes devrons respectés le gabarit d espace libre de la halle. En plus de proposé les trois variantes, il a été demandé de faire une analyse du coût et des avenagesinconvénients pour chaque variante. Lors du pré jury une de ces variantes a été sélectionnée. Il s agissait de la variante 4. Pour cette variante, il était demandé de faire le dimensionnement de tout les éléments statiques principaux ainsi que le développement complet de quelques nœuds et d étudier la mise en œuvre, se qui implique d établir une soumission, faire un planning de chantier avec un plan de la mise en œuvre par étape. 3. La démarche 3.1 L avant projet : Pour la phase d avant projet, il fallait proposer des variantes dont la principale différances réside dans la manière de couvrir les 21.6m de portée de la halle. Pour cella j ai d abord commencé par étudier quelques ouvrages analogues, puis j ai étudié une variante où la portée était franchie par un sommier sur 2 appuis puis sur 3 appuis, cette variante m a servis comme point de référence. J ai ensuite proposé trois autres variantes : Variante 2 : la portée est franchie par un treillis polygonal Variante 3 : la portée est franchie par un cadre Variante 4 : la portée est franchie par un arc Variante 3 Variante 4 Page : 3 / 6
La variante retenue (N 4) offrait de nombreuse possibilité, mais devait être retravaillée : on m a demandé d optimiser la hauteur de l arc, la composition de la toiture et des façades 3.3 Étude de la hauteur de l arc et du tipe d arc : L hauteur d arc que j ai choisi est le résultat d une recherche d un optimum entre le prix de l enveloppe supplémentaire et celui du bois utilisé pour l arc et le tirant. La hauteur optimum est de 2,5m. Le calcul rapide d un arc avec uniquement le tirant montre qu il faut mettre des suspentes. Le calcul de deux arc triangulés montre que les diagonales et les montants ont des sections toutes petites qui poseront surement des problèmes s d assemblages, de plus la différence de section n est pas très grande notamment si on prend en compte que l ajout de diagonale complique les assemblages. La solution retenue est donc un arc avec un tirant et des suspentes verticales et latérales, pour stabiliser le tirant. Le tirant sera en bois, pour facilité les assemblages et éviter les problèmes liés à la différance de coefficient thermique. 3.4 Composition de toiture et de façade. La composition définitive de la toiture et de la façade est la même : La composition de cette toiture dépend notamment de la volonté de pouvoir la préfabriquée partiellement en atelier. L élément préfabriqué est constitué de 4 pannes chevrons portant sur 3 arcs. Sous ces pannes chevrons sont cloué des panneaux OSB et un par vapeur, entre les pannes-chevrons il y a l isolation thermique. Ce module est posé sur les arcs, puis on vient poser le lattage, contre-lattage, l étanchéité et la tôle ondulé. 3.5 Concept protection anti-feu : Après lecture des exigences de l AEAI, il en est ressorti qu il n y avait pas d exigence pour les bâtiments à 1 niveau au-dessus du sol. En revanche les bâtiments industriels avec 2 étages hors sol, ayant plus de 600m2 et un système porteur combustible sont classé R30. Il n y a pas d exigences pour le dernier étage. Il faut également séparer en compartiment coupe feu les locaux qui n ont pas la même affectation, surtout s ils présentent des risques incendie différant. Les éléments à vérifier en cas incendie sont les suivants : plancher-mixte, poteau et sommier de l étage. Le plancher mixte sera protéger de l incendie par un faut plafond. La composition du faux plafond et de la paroi coupe feu ne sera pas étudié dans ce projet. Page : 4 / 6
3.6 Partie halle 3.6.1 Arc et tirant La valeur des efforts dans l arc et le tirant à été calculé avec ESAPT. 3.6.2 Pont roulant et potence Pour le dimensionnement du pont roulant j ai d abord fait le calcul avec la table C4. La table C4 permet de déterminer la réaction d appuis maximums et les moments maximaux. Dans le cas de mon pont roulant l effort déterminant était l effort tranchant. J ai également fait le calcul avec ESAPT, afin de pouvoir mieux comprendre où se trouve le moment maximum et pour pouvoir prendre en compte la réduction de l effort tranchant sur appuis. Les efforts obtenus avec ESAPT sont différant de ceux obtenus avec la table C4, car les hypothèses de calcul de ces méthode sont différentes dans la C4.1 l inertie des travées de rives sont plus grandes que celle des travées centrales. Alors que dans ma modélisation ESAPT l inertie est admise constante. Ainsi les efforts obtenus avec ESAPT sont plus faible que ceux de la table. Pour la suite de travail j ai utilisé les valeurs obtenues avec la table, mais en réalité il faudrait refaire les calculs avec les valeurs obtenus avec ESAPT, puis qu elle permette de prendre en compte la réduction sur appuis pour l effort tranchant et que les hypothèses sont celle qui seront surement appliqués. Pour la potence, j ai décidé de prendre un modèle standard, qui sera complètement indépendant de la structure porteuse. 3.6.3 Poteau Les efforts agissant sur les poteaux sont les réactions d appuis de l arc et les réactions d appuis du pont roulant. Les poteaux ont donc du être calculés comme des barres comprimé fléchies avec une vérification à l effort tranchant et de torsion. Puis ils ont été vérifiés dans le cas du soulèvement de toiture soit comme barre tendue fléchie. La détermination des efforts dans le cas de charge liés au choc de véhicules ou d engins de chantier à montré la nécessité d empêcher ces chocs. Ils ne sont donc pas admis, ils sont empêchés par des glissières de sécurité. 3.6.4 Assemblages Les trois assemblages traités sont : L arc-tirant-poteau (a été dimensionné à la traction et à la compression) Pour cet assemblage j ai d abord étudié la possibilité de reprendre la compression par contacte et de la retransmettre par cisaillement au tirant, mais au vue du grand nombre de moyens d assemblage à mettre en œuvre, j ai préféré passer tout les efforts par des broches et des tôles entaillés. Pied de poteau (a été dimensionné à la traction et à la compression) Corbeau-poteau 3.7 Partie bureau La structure de cette partie est complètement indépendante de la structure de la partie halle. Pour le calcul du sommier j ai admis que la neige agissait comme sur l arc de façon non uniforme dû au transport de la neige de l arc vers la partie plate, par le vent. Le plancher mixte est composé de sommiers qui sont posé sur des poteaux. Sur ces sommiers viennent Page : 5 / 6
s appuyer des solives de 7.2m de long, et dont l entraxe est de 1.2m. Ces solives sont liées à une dalle en béton de 100mm d épaisseur. Pour le calcul de cette dalle mixte j ai effectué un calcul avec un connecteur rigide et puis avec un connecteur souple. Les poteaux qui reprenne les charges de la toiture sont continus jusqu au radier. Puis des poteaux qui portent le sommier du plancher mixte viennent se rajouter contre. Les poteaux qui vont jusqu à la toiture sont dimensionnés à la traction et à la compression. Les poteaux ont été vérifié pour le cas incendie. 3.8 Système de stabilisation La stabilisation est assurée par panneau en toiture et par barre en façade. 4 résumés des sections 4.1 Partie halle : Arc : BLC GL24h 200/360 Tirant : BLC GL24h 200/240 Suspente : C24 80/100 Poteau : BLC GL24h 200/280 Pont-roulant : BLC GL24h 200/320 Pannes-chevrons : C24 80/160 C24 100/160 4.2 Partie bureau : Pannes-chevrons : C24 80/160 Sommier : BLC GL24h 200/360 Dalle mixte : béton : C25/30 e =10cm Bois : BLC GL24h 200/280 Broche : Ø12 s=150mm Sommier : BLC GL24h 200/320 Poteau sup : BLC GL24h 100/200 Poteau inf. : 2 BLC GL24h 100/200 Page : 6 / 6