01/06 steeldoc - .Détails constructifs des poteaux 7 Poutres 19 Types de poutres Poutres à treillis

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  • 01/06

    Construire en acier

    Concevoir etconstruire

    Bases conceptuelles descharpentes mtalliques

    steeldoc

    tec 01

    Documentation technique du Centre Suisse de la construction mtallique

  • I Introduction

    1 Introduction 42 Acier du matriau louvrage 5

    Transformation dun matriauNouvelles dimensionsSections minces vers la maison en verrePrfabrication et tout devient possiblePlasticit et ornement

    II Bases conceptuelles

    3 Le matriau de construction 10Proprits de lacier de constructionAvantages de la construction en acierPrdimensionnement des poutres

    4 Les produits formes et applications 12Types de profilsProduits plats et autres profils

    5 Etude des structures porteuses 14Structure du systme porteurStabilisation des structures porteusesChoix des lments de contreventementComportement des contreventements treillis

    6 Poteaux 17Sections de poteauxDtails constructifs des poteaux

    7 Poutres 19Types de poutresPoutres treillis

    8 Dalles 22Disposition des conduitesTypes de dalles

    9 Assemblages et joints de poutres 24Nuds entre poutres et poteaux en profilsAssemblages de poutres

    10 Faades 2611 Ossature cadres 27

    Cadres avec poutres en porte--fauxCadres poteaux continusOssature cadres spatiaux

    12 Protection incendie 30Mesures de protection activesMesures de protection constructivesApplications des mesures protectrices

    III Application architecturale

    13 Btiments ossature 3214 Treillis et faade 3315 Treillis spatiaux 3416 Losanges et diagonales 3517 Structures en forme de champignons 3618 Plier et courber 3719 Aides la conception et bases de calcul 38

    Steeldoc est la documentation darchitecture du Centresuisse de la construction mtallique. Elle parat quatre fois par anne en allemand et en franais. Les ditionsspeciales orientation technique comme la prsente sontgalement dits dans une srie spciale.

    Stahlbau Zentrum SchweizCentre suisse de la construction mtalliqueCentrale svizzera per le costruzioni in acciaio

    www.szs.ch

    Table des matires

    Centre de comptence en construction mtallique

    Le Centre suisse de la construction mtallique SZS estune organisation professionnelle qui runit les entreprisesde construction mtallique et les bureaux dtudes lesplus importants de Suisse. Par ses actions, le SZS atteintun large public darchitectes, ingnieurs et matresdouvrage. Le SZS met disposition des informations tech-niques, encourage la recherche et la promotion delarchitecture en acier et sengage dans la collaborationtechnique au-del des frontires. Ses membres profitentdune vaste palette de prestations.

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    Editorial

    Construire en acier est un processus progressif. Ds les premiers pas,il faut penser la structure porteuse, des portes et des distancesentre poteaux. Car ici, tout est assemblage. Une fois une trame choisie,on conoit une ossature stable, compose de poteaux, de poutres etde contreventements, et qui servira de support aux planchers, aux murset lenveloppe du btiment. Aussi simple que ce processus puisseparatre, le choix des lments est bien plus difficile si on ne connatpas leur faon de fonctionner. Car il existe des poteaux, des poutres etdes planchers de toutes sortes et de toutes dimensions qui, assem-bls, devront composer un tout. Lassemblage des lments ne dfinitpas seulement le systme porteur mais lespace lui-mme. Ce que les anciens Grecs appelaient tektonik tait lart dassembler les l-ments porteurs et les lments qui dlimitent lespace en un ensemblenomm architecture.

    Le prsent numro de Steeldoc est un cahier spcial consacr latechnique. Cest une premire dition de ce genre, sur le thme:concevoir et construire en acier. Lintroduction fait le point sur les pos-sibilits quoffre le matriau acier la cration architecturale hier et aujourdhui. Le texte sappuie en grande partie sur un article plusfouill de la plume dAlois Diethelm, paru dans le manuel ArchitekturKonstruieren dAndrea Deplazes publi aux ditions Birkhuser. La deuxime partie est consacre aux fondements de la conception,cest--dire la structure porteuse, les lments de construction et leur assemblage ainsi que la protection contre lincendie. Elle donneun aperu des principes de la construction mtallique et montre lesdtails les plus courants. En annexe, une bibliographie permet dappro-fondir le sujet. Diverses sources ont servi de base cette partie dont,en particulier, louvrage Conception des charpentes mtalliques de Manfred A. Hirt et Michel Crisinel (EPFL), ainsi que diverses publi-cations du SZS. Dans une troisime partie sont prsents des exem-ples de ralisations architecturales illustrant divers aspects de la cons-truction mtallique. Les textes sont galement dus en grande partie Alois Diethelm, tirs de louvrage dj mentionn, complts par desillustrations rcentes.

    Cette dition est conue pour servir la conception douvrages enacier. Elle est destine montrer les principes de la constructionmtallique et inciter la dcouverte de nouvelles possibilits de sonutilisation dans larchitecture. Car tout matriau ne vaut que par ceque lon en fait comme disait dj Mies van der Rohe. A nos lecteurs,nous souhaitons une tude agrable et stimulante des pages quisuivent.

    Evelyn C. Frisch

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    1 Introduction

    Evelyn C. Frisch

    Virtuosit du geste: la coupolede la bibliothque juridique,Universit de Zurich (SantiagoCalatrava) , 2003

    Construction multitage: La tour de la foire de Ble(Morger & Degelo) , 2002

    Depuis toujours, la construction mtallique a t troite-ment lie lart de lingnieur et a trouv un langagearchitectural propre. Jetant un regard sur lhistoire delarchitecture, on peut affirmer juste titre que lacier larvolutionne. Aucun autre matriau de construction naexerc une influence aussi radicale sur la forme desouvrages et na confr aux structures porteuses une ex-pression plus pure. La rduction intelligente lessentieltait le point de dpart des Modernes. Dans les annes1950, elle a atteint un nouveau sommet avec le structura-lisme amricain. Lacier tait le matriau idal pour unnouveau type douvrages de grandes dimensions tels leshalles, les gares ou les grands magasins. Alors que lesModernes et lge industriel ont conduit une standardi-sation des formes, lart de lingnieur a insuffl une nou-velle lgance aux structures.

    Aujourdhui, la construction mtallique signifie high-tech,conomie de matire, construction intelligente et formelgante. Elle est en relation beaucoup plus troite aveclart de lingnieur que les autres modes de construction.En construction mtallique, la distribution des efforts est la base de la conception. Aussi, lart de construire en acierse manifeste principalement dans la construction deponts, de halles et de toitures aux portes imbattables ouaux formes complexes. La collaboration entre diffrentsmatriaux, anciens ou nouveaux, comme le verre, lesmatires synthtiques, le bois ou le bton, vise lutilisationoptimale des proprits de ces matriaux. Ingnieurscomme architectes, loin de se limiter lutilisation dunseul matriau, sont toujours la recherche de nouveauxdfis dans le choix des solutions. Pour la constructionmtallique, la synergie entre les deux disciplines est detoute premire importance. Dinnombrables exemplesrcents attestent la virtuosit des ouvrages conus avecla collaboration des ingnieurs.

    La construction mtallique et celle en bois ont quelquespoints en commun: la lgret des structures avec ses

    avantages conomiques et cologiques, ainsi que les pro-blmes de protection incendie et la durabilit du matriau.En comparaison avec le bois, lacier peut se prvaloirdavantages tels que la rsistance leve des sections etles techniques dassemblage qui le prdestinent la rali-sation douvrages originaux de grandes dimensions. Laprotection incendie des structures en acier est aujourdhuibeaucoup plus simple quil y a quelques annes. Lesnouvelles prescriptions ouvrent la voie des solutions ola prsence de sprinklers est prise en compte. Dautrepart, les peintures intumescentes qui protgent lacier dela chaleur en cas dincendie sont dsormais valables despoints de vue esthtique et conomique.

    Nombre de concepteurs considrent encore lacier commeun matriau consommant beaucoup dnergie. Pourtant,de nombreux progrs ont t accomplis dans ce domainedans les 40 dernires annes. Aujourdhui, en Europe,lacier provient raison de 90 % de matriaux recycls etil est trait par nergie lectrique. Ceci en fait un matriaude premier choix en matire dconomie des ressources.Ces arguments permettent la branche de se justifier enmatire dcologie. Le dveloppement du recyclage deslments de construction en acier et de la ferraille ainsique leur revalorisation laide dnergies renouvelables etgnrant peu de gaz carbonique, constituent les indicesles plus importants de dveloppement durable dans laproduction dacier. La construction en acier permet unemise en uvre rapide et efficace, une dure de vie impor-tante et une dmolition dans le respect de lenvironne-ment. Considrant sa dure de vie totale, un ouvrage enacier supporte la comparaison avec les autres modes de construction. Leur utilisation flexible est dj garantede leur longue dure de vie. Sur ce dernier point, toutefois,le facteur le plus important pour le dveloppement dur-able est la qualit architecturale du btiment. Car, unbtiment vit aussi longtemps quil est aim disait larchi-tecte Jean Nouvel, et lhistoire de larchitecture lui donne raison.

    I Introduction

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    Transformation dun matriau

    Au cours de lindustrialisation, lacier a dabord trouv sonapplication dans le domaine de la construction de machi-nes, de vhicules et de navires. Puis il a donn naissance des formes architecturales inimaginables auparavant.Dans larchitecture des annes 1920, en particulier dans lecontexte du mouvement moderne Neues Bauen en Alle-magne, ceci a conduit une esthtique