Phase avant-projet : Présentation de systèmes structuraux pour des bâtiments Ce document décrit l'éventail de systèmes structuraux couramment utilisés pour les bâtiments et de grande portée. Les descriptions couvrent les structures principales, les structures secondaires comme les contreventements, les pannes et les lisses destinées à supporter l'enveloppe du bâtiment. Sommaire 1. Vue d'ensemble des applications pour les bâtiments 2 2. Notions élémentaires pour la conception 2 3. Solutions pour des ossatures types 6 4. Assemblages 19 5. Remerciements 21 Page 1
1. Vue d'ensemble des applications pour les bâtiments Les bâtiments trouvent leur application dans un large éventail de bâtiments, depuis des logements de petite taille jusqu'à de grands espaces couverts comme des halls d'exposition et des stades. Ce document se limite toutefois à des portées moyennes, comprises entre 20 m et 60 m. Les grands bâtiments sont conçus avec des structures à plusieurs travées et peuvent couvrir parfois jusqu'à 100 000 m 2 de superficie. Cette forme de bâtiment trouve ses origines dans les bâtiments industriels et c'est bien cette appellation que l'on emploie encore fréquemment, or elle est trompeuse car les utilisations finales sont aussi nombreuses que variées et beaucoup de bâtiments sont fréquentés par le grand public. Magasins de vente au détail, centres de distribution, centres d'appels, centres de loisirs, complexes sportifs figurent parmi les nombreux exemples d'utilisation. Le grand public étant de plus en plus concerné et face à l'attention accrue accordée aux économies d'énergie, l'enveloppe en termes d'esthétique, d'isolation, d'étanchéité, etc.. prend de plus en plus d'importance. C'est ainsi que l'appellation «bâtiments industriels» s'est vue remplacée par le terme plus large de «bâtiments». On peut également parler de hangars. Si leur apparence extérieure s'est profondément modifiée, les formes structurales de base n'ont guère changé, si ce n'est au niveau des détails nécessaires pour fixer des types d enveloppes de plus en plus variés, comme indiqué dans les chapitres qui suivent. 2. Notions élémentaires pour la conception 2.1 Vue d'ensemble des composants Un portique à faible pente constitue la forme la plus courante d'ossatures, toutefois d'autres formes structurales sont utilisées comme par exemple des structures à poutres-treillis et des structures constituées de poutres et de poteaux. Dans ce document, le portique a été retenu comme étant la forme générique la plus courante ; cependant, les remarques portant sur la philosophie de conception peuvent tout aussi bien s'appliquer à d autres formes. En revanche, des variations doivent être prises en compte selon les régions. Par exemple, dans les pays nordiques, la couverture repose souvent d'une traverse à l'autre et elle est conçu pour assurer un rôle de diaphragme, ce qui permet ainsi d'éliminer les barres de contreventement. Dans ce cas, il n est pas nécessaire de prévoir, dans l ossature, des assemblages travaillant en flexion, par contre il est impératif de prévoir un système de contreventement ou bien un fonctionnement en diaphragme dans les parois verticales appropriées. La Figure 2.1 présente un bâtiment type recouvert d'un bardage en tôle d'acier. Page 2
1 2 5 3 4 Légende 1. Couverture de la toiture en acier 4. Pannes 2. Ossature principale en acier 5. Bardage 3. Lisses Figure 2.1 Bâtiment type Les différents types d enveloppes sont décrits dans les documents SS018 et SS019. La couverture s'appuie habituellement sur des pannes et le bardage sur des lisses, bien que dans certaines régions, la pratique soit différente. Les pannes et les lisses sont souvent formées à partir de profilés galvanisés, laminés à froid, à section en Z ou en C, qui s'appuient sur l ossature principale. La portée habituelle des éléments de l enveloppe est comprise entre 1,5 et 2,0 m et celle des éléments secondaires est généralement de 6 à 8 m. Dans certains pays, l'espacement entre les portiques est moindre et des systèmes d enveloppe ont été mis au point. Ils s'appuient directement sur les portiques. Dans d'autres pays, un système à section de forme trapézoïdale, à nervures profondes, a été développé. Celui-ci peut s'appuyer sur des portiques espacés de 6 à 10 m. Les portiques peuvent avoir une portée de 15 à 60 m, toutefois les portées comprises entre 20 et 30 m sont généralement les plus économiques. Le calcul des portiques s'appuie soit sur des méthodes de calcul plastique, soit sur des méthodes de calcul élastique. Le calcul plastique est employé avec une conception à base de pannes et de lisses, celles-ci permettant en effet d'assurer les maintiens nécessaires pour un Page 3
dimensionnement économiquement satisfaisant. Le calcul élastique est généralement utilisé là où l enveloppe s'appuie directement sur les portiques. La conception plastique a tendance à aboutir à une utilisation plus économique des matériaux. 2.2 Principes structuraux pour les ossatures Comme c'est le cas pour n'importe quelle structure, il est impératif d'utiliser une méthode sûre pour transférer au sol les charges appliquées, par l'intermédiaire des fondations. Pour les bâtiments, les principales charges, outre le poids de la structure elle-même, sont la neige et le vent, bien que dans certaines régions il faille également envisager les actions sismiques. Par ailleurs, pour certains bâtiments, les réseaux et équipements techniques et les finitions intérieures sont suspendus à l'ossature et aux éléments secondaires. Les charges de gravité, qu'il convient de déterminer selon les règles appropriées (EN 1991), sont transférées à l ossature principale par l enveloppe, ou bien par les pannes et l ossature est conçue et calculée en fonction du type choisi. Les ossatures sont calculées comme des ossatures planes, agissant indépendamment les unes des autres. Les actions latérales sont transmises dans le plan des ossatures principales qui sont supposées se comporter de façon indépendante les unes des autres, comme pour les charges de gravité. Lors de l étude détaillée de l ossature, il est habituel de supposer les pieds comme articulés et de concevoir des assemblages résistant en flexion au niveau du jarret, en particulier pour des structures à inertie variable. Il s'agit là d'un moyen plus fiable que d'utiliser des pieds encastrés dans les fondations, en raison du manque de fiabilité de l'interface entre les fondations et le sol. Dans certaines régions cependant, où le sol est connu comme ayant des qualités suffisantes, des pieds encastrés sont utilisés avec des poteaux constitués de profilés laminés à chaud, étant donné que la résistance en flexion est uniforme sur la hauteur du poteau. Dans les structures qui ne sont pas de type portique, il peut être approprié d'utiliser une poutre au vent pour qu'elle transmette les charges latérales vers les portiques en pignon qui sont alors contreventés. La raison de cette conception tient à la difficulté d'assurer la résistance en flexion entre les fermes de toiture et les poteaux. Elle permet également de réduire les dimensions du poteau. Pour les charges horizontales qui agissent perpendiculairement aux ossatures principales, il est nécessaire de transmettre ces charges vers les files de rive et de prévoir un système de contreventement afin de les transférer ensuite aux fondations. La Figure 2.2 illustre les différentes conceptions. Page 4
2 Légende : 1 Contreventement en pignon 2 Contreventement de toiture (poutre au vent) 3 Contreventement longitudinal 1 3 (a) Conception avec contreventements en pignon Légende : 1 Portique en pignon 1 (b) Conception avec portique en pignon Figure 2.2 Dispositions constructives pour des bâtiments constitués de portiques La Figure 2.2(a) présente un bâtiment dont le contreventement transversal se situe à proximité de la travée centrale. Cette disposition est préférable car elle permet une libre dilatation thermique de part et d autre de la travée «rigide». Toutefois, il faut que les charges provenant des montants de pignon soient transmises sur la longueur de la toiture jusqu'à la travée contreventée. Il est souvent plus pratique de prévoir la poutre au vent en toiture, dans les travées d'extrémité. Il n est pas nécessaire que les travées contreventées suivant les longs pans coïncident avec le contreventement de la toiture, à condition qu'un élément adéquat permette de transmettre les charges au niveau du jarret. L'emplacement de grandes portes et de fenêtres à l'endroit le plus pratique à l'exploitation du bâtiment prend souvent la priorité sur des considérations de commodité structurale. Lorsque les ossatures d'extrémité sont constituées de portiques, comme représenté à la Figure 2.2(b), il est inutile de prévoir un contreventement en pignon. Lorsque cela n'est pas possible à faire, une bonne solution consiste à utiliser un portique de stabilité à la place de systèmes à contreventement en croix de Saint André, voir la Figure 2.3. Page 5
Figure 2.3 Portiques pour assurer la stabilisation dans la direction du long pan Les figures présentent le contreventement en croix de Saint André, mais un contreventement en W ou en K est souvent utilisé avec des éléments tubulaires conçus tant pour résister à la traction qu'à la compression. Le montage s'en trouve ainsi facilité. 3. Solutions pour des ossatures types 3.1 Portiques Le portique en acier constitue le type de structure le plus utilisé pour les ossatures principales. Les portiques peuvent être fabriqués soit à partir de profilés laminés à chaud, soit à partir de plats soudés automatiquement pour former des sections en I. La Figure 3.1 présente certaines variantes par rapport à la forme de base. Page 6
6 6 6 25-40 m 25-30 m (a) Portique - portée moyenne (b) Portique à traverse courbe 6 8 3.5 m 8 8 m 9 m 8 m (c) Portique avec plancher en mezzanine 25 m (d) Portique avec pont roulant 6 6 25 m (e) Portique à double travée 6 6 8 3.5 m 10 m (f) Portique avec bureau intégré 10 3 6 6-10 40 m 20-50 m (g) Portique mansardé (h) Portique en Profilés Reconstitués par Soudage (PRS) Figure 3.1 Différents types de portiques Page 7
Les dimensions indiquées sont simplement données à titre indicatif, étant donné qu'il est possible de concevoir de façon économique un éventail très large de hauteurs et de portées. Pour les grands bâtiments, il est généralement plus économique de les diviser en travées de 20 à 30 m, à condition que la présence de poteaux intermédiaires ne nuise pas à l'exploitation du bâtiment. L'espacement des portiques est compris entre 4,5 et 10 m, un écart de 6 à 8 m étant le plus courant en cas d'utilisation d un système de pannes, et un écart moindre lorsque l enveloppe du bâtiment repose directement sur les portiques. Comme indiqué en introduction, ce type de construction sert souvent à d'autres fins que sa fonction industrielle d'origine. A ce titre, les projeteurs ont introduit des variations qui ont pour effet de rendre les bâtiments et leurs systèmes d enveloppe plus attractifs et mieux adaptés à leur environnement. Parmi ces variations, on peut prendre l'exemple des acrotères (Figure 3.2) qui servent à masquer la forme en pente de la toiture du bâtiment. La forme cubique simple, dépourvue de connotations industrielles, est intéressante sur le plan architectural. L'emploi de poutres alvéolaires visibles de l'extérieur (Figure 3.3) est un autre exemple de choix architectural. Figure 3.2 Portique type et éléments secondaires Page 8
Figure 3.3 Poutre alvéolaire utilisée dans des portiques La Figure 3.4 illustre comment les innovations au niveau des assemblages permettent de renforcer l'esthétique du bâtiment. Les projeteurs peuvent faire preuve d'innovations tout en conservant l'économie globale de ce type de structure. Figure 3.4 Assemblages résistants en flexion, système innovant pour un bâtiment industriel Page 9
3.2 Alternatives : toitures avec ferme treillis Les solutions qui utilisent des fermes de toiture en treillis constituent une alternative intéressante à des portiques, tout particulièrement dans les cas où de grandes portées sont nécessaires. Les portiques sont limités par la disponibilité des profilés et n'offrent pas la liberté de conception que les structures légères confèrent dans des espaces ouverts de grandes dimensions. Les treillis peuvent être fabriqués à partir de profilés en U, en H ou de tubes. Comme dans le cas des portiques, plusieurs solutions dérivées existent pour répondre aux besoins particuliers du client ainsi qu'à la fonction et à l'apparence du bâtiment. La stabilité latérale nécessaire peut être assurée par des assemblages résistants en flexion entre la traverse en treillis et les poteaux, en prévoyant des poutres au vent dans le plan de la toiture ou en utilisant l'effet de diaphragme de la couverture (ces deux dernières options nécessitant un maintien approprié au niveau des pignons, à noter également que l'effet de diaphragme n'est pas accepté dans certains pays). 3.3 Portiques Ce paragraphe traite plus en détails les dispositions les plus courantes dans les portiques. 3.3.1 Portique à toiture en pente 5 3 2 1 4 Légende : 1. Renfort de jarret 4. Poteau 2. Renfort de faîtage 5. Pente de la toiture 3. Traverse Figure 3.5 Portique symétrique à une travée Un portique symétrique à une travée (voir la Figure 3.5) se présente typiquement comme suit : Une portée comprise entre 15 m et 60 m (20 à 30 m étant la portée la plus efficace). Une hauteur au jarret comprise entre 5 et 10 m (5 à 6 m est la hauteur la plus efficace sur le plan structural, toutefois les activités commerciales exigent fréquemment des bâtiments bien plus hauts). Une pente de toiture comprise entre 5 et 10 (6 étant communément adoptée). Un espacement des portiques compris entre 5 m et 8 m (plus la portée du portique est grande, plus l'espacement est important). Des renforts dans les traverses au niveau des jarrets, et si nécessaire au niveau du faîtage. Page 10
L'utilisation de renforts au droit des jarrets et du faîtage permet à la fois de réduire la hauteur nécessaire de la traverse et d'obtenir un assemblage encastré efficace. Le renfort est souvent découpé dans un profilé de mêmes dimensions que la traverse. 3.3.2 Portique avec étage en mezzanine 1 Légende : 1. Mezzanine intérieure Figure 3.6 Portique avec étage en mezzanine Dans une structure constituée de portiques, il est fréquent de loger les bureaux dans un étage en mezzanine (voir la Figure 3.6), laquelle peut être partielle ou s'étendre sur toute la longueur du bâtiment. Elle peut être conçue pour stabiliser l'ossature, toutefois le plancher intérieur nécessite souvent une protection incendie supplémentaire. 3.3.3 Portique avec mezzanine extérieure 1 Légende : 1. Mezzanine extérieure Figure 3.7 Portique avec mezzanine extérieure Des bureaux peuvent être logés à l'extérieur du portique, ce qui crée une structure à portique asymétrique (comme l'illustre la Figure 3.7). Le principal avantage de cette structure tient au fait que les poteaux et renforts de dimensions importantes ne viennent pas obstruer l'espace réservé aux bureaux. En règle générale, la stabilité de cette structure supplémentaire est assurée par le portique. Les bureaux sont souvent situés en pignon, et la structure peut alors être simplement constituée de poutres et de poteaux plutôt que par des portiques. 3.3.4 Portique avec pont roulant S'ils présentent une nécessité fonctionnelle, les appareils de levage exercent une influence majeure sur la conception et les dimensions des portiques. Ils entraînent des charges verticales supplémentaires ainsi que des efforts horizontaux considérables, qui ont une incidence sur les calculs. Lorsque la capacité de l'appareil de levage est relativement faible (jusqu'à 20 tonnes environ), il est possible de prévoir des corbeaux fixés sur les poteaux pour supporter l'appareil de levage (voir la Figure 3.8). Pour réduire la flèche horizontale au jarret, il peut être nécessaire Page 11
de prévoir soit un tirant, soit des pieds de poteau encastrés. Le déplacement vers l'extérieur de l'ossature au niveau du rail du chemin de roulement peut avoir une importance déterminante sur le fonctionnement de l'appareil de levage. 1 Légende : 1. Corbeau Figure 3.8 Portique d'appareil de levage avec corbeaux et chemin de roulement Pour les appareils de levage lourds, il convient d appuyer le chemin de roulement sur des poteaux supplémentaires, lesquels peuvent être fixés au montant du portique au moyen d'un contreventement pour pallier aux problèmes d'instabilité. 3.3.5 Portique avec poteau pendulaire 1 2 Légende : 1. Hauteur libre intérieure 2. Poteau pendulaire Figure 3.9 Portique avec poteau pendulaire Lorsque la portée d'un portique est supérieure à 30 m environ, et lorsqu'il n'est pas nécessaire de prévoir une travée libre, un poteau pendulaire (voir la Figure 3.9) peut permettre de réduire la dimension de la traverse ainsi que les efforts tranchants horizontaux en pied, ce qui permet de dégager des économies de coûts tant au niveau de la construction métallique que des fondations. Ce type de portique est parfois qualifié de «portique à portée unique avec poteau pendulaire», mais par son comportement structural, il se présente comme un portique à deux travées. Page 12
3.3.6 Portique mansardé Figure 3.10 Portique mansardé Un portique mansardé consiste en une série de tronçons et de renforts (comme l'illustre la Figure 3.10). Il peut être utilisé lorsqu'une travée libre importante est nécessaire mais lorsque la hauteur au jarret du bâtiment doit être réduite au maximum. Une mansarde à tirant peut présenter une solution économique lorsqu'il est nécessaire de restreindre la longueur du jarret. 3.3.7 Traverse alvéolaire Figure 3.11 Portique à traverse alvéolaire Des poutres alvéolaires peuvent être utilisées dans des portiques, le plus souvent avec des traverses courbes. Lorsque la traverse doit comporter des joints pour le transport, ceux-ci doivent être conçus avec soin pour conserver les caractéristiques architecturales de ce type de construction. Page 13
3.3.8 Ossatures de pignon 2 1 Légende : 1. Contreventement en pignon 2. Portail industriel 3. Porte du personnel 3 Figure 3.12 Ossature de pignon Les ossatures de pignon se trouvent aux extrémités du bâtiment et peuvent être composées de montants et de traverses simplement appuyées plutôt que d'une véritable ossature de portique. Des ossatures de ce type nécessitent d'être contreventées pour en assurer la stabilité latérale (voir la Figure 3.12). S'il est prévu d'agrandir le bâtiment à une date ultérieure, il est préférable d'utiliser un portique de mêmes dimensions que les portiques intermédiaires. Page 14
3.4 Forme globale du bâtiment La Figure 3.13 présente une structure type de portique en acier avec ses éléments secondaires. 8 9 6 1 Légende : 2 1. Pannes 2. Traverse 3. Poteau 4. Plaque d'assise 5. Fondation 4 3 6. Tirant (facultatif) 7. Mur 8. Lisse 5 9. Sablière 10. Entretoise de poutre de rive 11. Liernes 12. Contreventement horizontal 13. Bretelles 14. Contreventement en croix 1 9 12 10 11 14 13 Figure 3.13 Vue d'ensemble des éléments de structure d'un portique Page 15
Un portique est stable dans son propre plan, mais doit être contreventé pour en assurer la stabilité hors plan. Ceci se fait généralement au moyen d'un contreventement (souvent composé d'éléments tubulaires) dans le plan de la toiture, entre les portiques externes. Idéalement, les nœuds de ce système de contreventement coïncident avec les assemblages du pignon. Les pannes supportent la couverture et les lisses supportent le bardage ; elles stabilisent également la structure en acier pour en empêcher l instabilité latérale. Les éléments tubulaires ont l'avantage de pouvoir résister aussi bien à la traction qu'à la compression et d'améliorer la stabilité de la structure pendant le montage. Il est cependant possible d'utiliser des cornières, voire même des câbles ou des plats lorsque le système peut être calculé uniquement pour des efforts de traction. Le montage de la structure principale et des éléments secondaires, tels que les pannes par exemple, est généralement assuré par l utilisation de grues mobiles, comme l'illustre la Figure 3.14. L'écartement entre les pannes est réduit dans les régions à plus forte charge de vent et de neige, et là où la stabilité de la traverse est exigée, par exemple à proximité du jarret ou du chéneau. Figure 3.14 Procédure de montage d'un portique de conception moderne 3.5 Éléments secondaires Le bardage et la couverture d'un bâtiment recouvrent la structure principale sur laquelle ils s'appuient soit directement, soit sur un système de pannes et de lisses qui constitue une ossature secondaire. Il existe une interdépendance entre la conception et le calcul de l'ossature : en effet, si la méthode de calcul en plasticité est retenue, ou bien si l on a recours à des profilés reconstitués par soudage (PRS), il est nécessaire de prévoir un système Page 16
de maintien de la semelle comprimée. Celui-ci nécessite alors d'utiliser des pannes pour pouvoir y fixer les maintiens, comme l'illustre la Figure 3.15. Figure 3.15 Système de maintien au droit de rotules plastiques Les pannes et les lisses sont généralement espacées de 1,5 à 2,0 m pour conférer les maintiens nécessaires le long des traverses et des poteaux. Il s'agit également là d'un espacement optimal pour la plupart des profilés de bardage et de couverture. Pour des raisons économiques, les pannes et les lisses sont généralement des profilés formés à froid, propres à chaque fabricant, qui sont des variantes de sections en Z ou en C. La Figure 3.16 présente quelques-unes des formes les plus courantes. Panne en Z Z modifié Panne en C Panne en sigma Figure 3.16 Profilés courants pour des pannes ou des lisses Ceux-ci sont produits dans toute une gamme de longueurs et d'épaisseurs pour répondre de manière économique aux plages de charges et de portées associées à la diversité des bâtiments construits dans toute l'europe. Il est recommandé d'utiliser des échantignoles pour fixer aux traverses et aux poteaux, les profilés formés à froid : en effet, un appui direct risquerait d affecter le comportement des éléments, à moins qu'ils n'aient été spécifiquement conçus pour cette condition. La plupart des fabricants produisent des tableaux de charge se rapportant à leurs propres produits. Ceux-ci sont souvent justifiés par des programmes d'essais afin d appréhender au mieux leurs performances. Il est essentiel de respecter scrupuleusement les informations du fabricant pour ne pas enfreindre les conditions d'essai. Des profilés laminés à chaud peuvent être utilisés pour les pannes et les lisses, en particulier dans le cas de bardage et de couverture de grande portée, ce qui conduit à des charges plus importantes, et aussi lorsqu'il est nécessaire de suspendre des charges significatives à la toiture. Page 17
La Figure 3.17 présente des détails d'assemblages types. Dispositif d appui pour une panne continue en Z formée à froid Appui pour une panne continue laminée à chaud Appui pour une panne laminée isostatique Figure 3.17 Solutions pour l'assemblage panne sur traverse De plus amples informations sur la conception des pannes sont données dans le document SS049. 3.6 Poutres sablières Dans les bâtiments constitués de portiques à travées multiples, il est courant d'utiliser des poutres sablières pour éliminer certains poteaux intermédiaires. Dans ce cas, la pratique courante consiste à ne prévoir qu un poteau sur deux et à appuyer la traverse sur une poutre sablière attachée aux poteaux des portiques adjacents, comme le montre la Figure 3.18. Parfois plus d'un poteau sur deux est omis, mais une telle conception nécessite de très grosses poutres sablières et réduisent la rigidité et la stabilité de la structure, même dans le cas où les portiques complets qui subsistent sont utilisés pour stabiliser les files dépourvues de poteaux intermédiaires. Les poutres sablières peuvent être soit «simplement appuyées», soit «continues» au travers des poteaux d'appui. Le choix dépendra normalement du coût relatif entre une poutre plus lourde dans le cas d'une «poutre sur appuis simples», et un assemblage plus coûteux dans le cas d'une «poutre continue». Une poutre continue peut avoir pour effet de réduire la hauteur libre à proximité des poteaux, car il faudra vraisemblablement prévoir des renforts pour réaliser des assemblages poutre - poteau boulonnés de façon économiquement satisfaisante. Cela ne pose généralement pas de problème. Il est important de bien vérifier au stade de la conception qu'il est possible d assembler la poutre sablière et les traverses sur le poteau, surtout si des raidisseurs doivent être ajoutés au Page 18
poteau à cet endroit. Le premier choix de poteau s'avère souvent de trop petite dimension pour permettre de placer la poutre sablière entre les semelles du poteau. Avec les poteaux, les poutres sablières forment souvent un ou plusieurs portiques afin d assurer la stabilité globale dans la direction perpendiculaire aux portiques. Cela évite d'avoir à utiliser des contreventements en croix dans les files de poteaux intermédiaires, chose que ne permet généralement pas la destination du bâtiment. Figure 3.18 Détails de la poutre sablière pour le portique intermédiaire (Photo utilisée avec la permission de Kingspan Metl-con Ltd) 4. Assemblages Ce chapitre s'intéresse aux principaux types d'assemblages dans les portiques. La question des assemblages dans les treillis est abordée dans le document SS050. Les trois principaux types d assemblages dans un portique à simple travée sont ceux qui se situent au niveau du jarret, du faîtage et du pied de poteau. Le document SS051 fournit de plus amples informations. Pour les assemblages de jarret, les plus utilisés sont des assemblages boulonnés qui assurent la continuité avec la traverse, laquelle est dotée de platines d'about, comme le montre la Figure 4.1. Dans certains cas, le poteau avec le renfort de jarret de la traverse est fabriqué comme formant un tout et le profilé de la traverse, à hauteur constante, est assemblé au moyen d'un joint de continuité boulonné. Page 19
6 2 7 1 Légende : 1. Renfort de jarret 2. Profilé laminé à chaud 3. Platine d'about 4. Boulons de classe 8.8 ou 10.9 5. Raidisseur vis-à-vis de la compression si nécessaire 6. Soudures de la semelle tendue 7. Raidisseur vis-à-vis de la traction si nécessaire 4 3 5 2 Figure 4.1 Assemblage typique de jarret dans un portique 4 1 2 Légende : 1. Platines d'about 2. Profilé laminé à chaud 3. Renfort de faîtage si nécessaire 4. Boulon de classe 8.8 ou 10.9 Figure 4.2 Assemblage typique de faîtage dans un portique Afin de réduire les coûts de fabrication, il est préférable de concevoir les assemblages de jarret sans raidisseurs. Dans ce cas, il sera parfois nécessaire d'envisager les effets de la rigidité relative de l'assemblage sur le comportement global de la structure, c'est-à-dire les effets sur la distribution des sollicitations et sur les flèches. L EN 1993-1-8 prévoit une procédure de calcul qui tient compte de ces effets. 3 L'assemblage du faîtage est souvent conçu de la même manière, voir la Figure 4.2. Si la portée du portique ne dépasse pas certaines limites pour le transport, l'assemblage du faîtage sur site peut être considéré comme superflu. Il est également conseillé à l'ingénieur d'étude comme à l'entrepreneur d'éviter, si possible, de prévoir un renfort de faîtage en raison des coûts de fabrication accrus qui en découlent. Le pied du poteau de portique est souvent conçu de la façon la plus simple possible, avec de plus grandes tolérances, pour faciliter l'interface entre les ouvriers du béton et ceux de la charpente métallique, voir la Figure 4.3. Dans la plupart des cas, il est conçu comme une articulation pour faire en sorte que les dimensions de la fondation soient les plus faibles possible. Il est important de s assurer de la résistance aux efforts horizontaux. Il est possible d'utiliser des pieds de poteau encastrés, mais seulement s'il existe des informations fiables sur les caractéristiques du sol. Bien que normalement le pied soit de type articulé, il est préférable Page 20
de prévoir quatre boulons d'ancrage pour des raisons de sécurité, car ils empêchent les poteaux de se renverser en phase provisoire de montage. Figure 4.3 Exemples types d'assemblages de type articulé dans un portique 5. Remerciements Certains des diagrammes et des illustrations qui figurent dans ce document sont extraits de l'annexe 4-A «Best practice Industrial sector» du rapport intitulé «Eurobuild in steel Evaluation of client demand, sustainability and future regulations on the next generation of building design in steel», rapport du programme ECSC acier RTD en 2006. Page 21
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