Açier en construction

5/14/2018 Açier en construction - slidepdf.com

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Thème :Structure métallique

Ecole Polytechnique d’Architecture et d’Urbanisme

Module: Structure spéciale

Fait par : - Belkacemi Assia

- Boukazouha Rima

Chargé du module:

- Mr Kehila



Plan de travail:

1-Historique de la construction métallique

2-Atouts de la construction à ossature métallique3-Fonctions essentielles et composition de la structure4 -Propriétés mécaniques de la structure métallique5- Les principaux marchés de la construction métallique6-Utilisation de l’acier dans les seconds œuvres

Les façades: a- maçonnerieb- lissesc- plateaux

Contre cloisons:a-paroi composéeb-les invariants

Couvertures métalliques:a-couvertures étanchés

b-Couvertures double peau à trames croisées

c-Couvertures cintrées:7-Exemples internationaux de construction métallique:

-Hall de la charpenterie à Orléans

-Barrière de péage « Val de Loing »

-Maison de la culture du Japon à Paris

8-Essor de la construction métallique



Historique de la construction métallique:

La naissance de la construction métallique est lerésultat des progrès de la métallurgie aux 17 èmeet 18 ème siècles, combinés avec l’intérêt desingénieurs de l’époque pour profiter despossibilités offertes par le fer et la fonte.

Avant l’apparition des charpentes en fer et des

colonnes en fonte, les matériaux métalliquesétaient déjà utilisés abondamment dans certainesconstructions. En France, ce fut entre autre le casde la Colonnade du Louvre de Claude Perrault etLouis Le Vau en 1667-1668, qui comportent degrandes quantités de tirants et d’agrafes en fer.

Ces éléments ont pour objet de composer unearmature métallique, afin de rendre plus élancésles colonnes et les linteaux en maçonnerie. Onretrouve une application identique des élémentsen fer dans la construction du Panthéon vers lafin du 18eme siècle.



Le début du 19eme siècle:

Alors que les charpentes en fer se développent rapidement en

Grande-Bretagne dès les premières années du 19 ème siècle, lesingénieurs français et l’administration de l’Empire sont beaucoup plusréticents. Malgré quelques réalisations majeures, comme le pontd’Austerlitz en 1806 ou la Halle aux blés en 1808, la constructionmétallique ne connaît pas encore une croissance notable : Rejetprobable des innovations venant d’Angleterre, ennemi déclaré, mais

aussi conviction que la France, riche en carrières de pierre n’a pasbesoin pour la construction de ses ouvrages d’exploiter les possibilitésdu fer. Il faut attendre la restauration et les années 1820 pour que lasituation évolue. Dès lors, les ingénieurs français se rendent comptede l’avance technique prise par les anglais et la France va égalementvoir la construction de nombreux ouvrages en fer, en particulier desponts suspendus.

Entre 1830 et 1850, ce sont près de 400 ponts suspendus qui serontainsi construits partout en France. Toutefois quelques accidentssurvenus après la mise en service vont marquer un coup d’arrêt pour cette technique, à laquelle les ingénieurs vont très rapidementpréférés les ponts à poutres.



Après 1850: Avec l’essor industriel et la construction des réseaux de

chemin de fer dans toute l’Europe, mais également sur lesautres continents, le fer devient rapidement le matériau descharpentes élancées, destinées à des grandes portées. Il reste

aujourd’hui de cette époque des ouvrages remarquables, aupremier rang desquels la Tour Eiffel, le viaduc de Garabit, maisaussi bien d’autres ouvrages comme les Halles de Baltard, lePont d’Arcole à Paris,etc.

Toutefois, à partir de 1878, la mise au point des procédésBessemer et Martin et Thomas conduit à la fabrication d’unnouveau matériau, plus résistant mais aussi plus ductile que le

fer et la fonte: l’acier. C’est la naissance de la sidérurgiemoderne, et ce matériau va se substituer au fer pour laconstruction des ouvrages de construction métallique.

Le viaduc de Garabit Si la Tour Eiffel, inaugurée en 1889, est en fer puddlé, moins

de10 ans plus tard, entre 1897 et 1902, la construction duViaduc du Viaur dans le Tarn est réalisée entièrement en acier.

Au demeurant le règlement de construction des ouvrages d’artde 1891 a consacré l’acier comme matériau privilégié pour lesponts.

Avec la mise au point des premiers procédés de soudage, vers1910, apparaissent les méthodes modernes d’assemblage descharpentes et les premières constructions industriellessoudées à l’arc.

Le viaduc de Garabit



1-Atouts de la construction à ossature métallique:

Matériau performant, l'acier propose un large éventail deproduits qui peuvent prendre part à plusieurs parties d'ouvrages

au sein d'une construction. A partir d'éléments industrialisés oufabriqués en atelier, la construction métallique se caractérise toutd'abord par un système poteaux poutres offrant de nombreuxavantages.-Les poutres treillis soudées allient grande portée, rigidité,solidité, esthétique et rapidité de montage.

- compatibilité avec tout support (PRS, treillis, béton, lamellé-collé...)

Installation de chantier réduite : diminution des coûtsAppuis ponctuels : liberté d'aménagement, allégement de la

structure, fondations ponctuellesRapidité de montage : réduction des frais sur la durée dechantierAspect environnemental : gestion des déchets de chantier,modularité et redistribution des locaux, démolition -déconstruction

Chantier

pour structure métallique

Assemblage

des éléments en acier

Silhouette d’une

structure métallique



2-Fonction essentielle et composition de la structure: a-Assurer la stabilité

C'est la première fonction de la structure d'un bâtiment.

Pour cela, il faut définir et inventorier les charges à reprendre,adopter les grandes options structurelles (schéma statique, gammede sections, mode d'assemblage) puis évaluer le dimensionnement

des pièces de cette structure en fonction des caractéristiques dumatériau employé et des déformations admissibles.

En outre, la structure doit aussi permettre de répondre auxcontraintes climatiques (neige et vent), conserver sa stabilité en casd'incendie et assurer la capacité de fonctionnement du bâtiment en

rapport avec sa destination.La conception de l'ossature porteuse est une étape importante de

l'élaboration d'un projet. Par une prise en compte pertinente de sespropriétés caractéristiques, le matériau choisi oriente les modes

constructifs et conditionne la conception.Dans le cas de l'acier, la structure d'un bâtiment est constituée à

partir d'éléments linéaires (poteaux, poutres) ou surfaciques(planchers) associés par des liaisons. Ils forment ainsi deux

ensembles distincts : l'ossature et les planchers.



b- L'ossature : le squelette du bâtiment

Élément de base de toute construction métallique, elle est essentiellement

composée de barres d'acier laminées et profilées. Son premier rôle estd'assurer la solidité de l'ouvrage en transmettant les charges permanentes,variables et accidentelles vers le sol des fondations ou les infrastructures.Ces charges peuvent être verticales comme le poids propre du bâtiment etles charges d'exploitation.Liées au vent et à la neige, elles ont alors des composantes horizontales etverticales.

c-Les planchers : plans horizontaux rigides

Ils participent pleinement au bon comportement de l'ouvrage et aux reprisesde charges. En effet, ils sont conçus pour supporter :- les charges verticales, issues du poids propre du bâtiment et des chargesd'exploitation,

- les charges horizontales liées aux conditions de vent. d-La stabilité :

La stabilité globale du bâtiment est obtenue avec la mise en placecomplémentaire de dispositifs de contreventement adaptés et laparticipation des différents éléments composant la structure



3-Propriétès mécaniques de la structure métallique:

Rappels des types de sollicitations:Les éléments de l'ossature assurent la reprise de l'ensemble des

charges qui agissent sur la construction. Pour chaque élémentconstitutif, on procède à l'analyse de l'effort (nature et intensité) qu'ildoit supporter, depuis le haut vers le bas de la construction.Il existe quatre sollicitations de base auxquelles un solide peut êtresoumis.

a- Effort normal:L'effort normal regroupe les efforts de traction et de compression etdésigne une sollicitation pour laquelle les forces extérieures appliquéesau solide sont deux à deux égales et opposées.La direction de ces efforts est la fibre moyenne des éléments, droitesymbolique passant par le centre de gravité de toutes les sectionsperpendiculaires à l'axe de cet élément (sections droites).En construction métallique, et plus généralement dans le casd'application de bâtiments de logements, les éléments de la structure,tels que les barres et les poteaux, soumis à ce type de sollicitations ontdes formes droites et oblongues.

Notion de contrainte:En application des lois d’équilibre et de la théorie de la résistance desmatériaux, une force ponctuelle N, à laquelle est soumise un élémentet agissant perpendiculairement à sa section droite, est équivalente àla somme des forces élémentaires réparties sur la section S surlaquelle elle s’applique, transformant cette force ponctuelle en pressionuniforme appelée contrainte.



N = σ.S

Une phase importante du calcul des structures consiste àmaintenir cette contrainte inférieure à une valeur donnée,

appelée contrainte admissible (σA). L'effort transmisconservant la même intensité sur toute la longueur del'élément, la valeur de la contrainte est donc inversementproportionnelle à la sections ≤ σa soit N/S ≤ σa

b -Traction:

Ici, seul un effort normal s'applique sur le solide. Le momentde flexion et l'effort tranchant sont nuls.Soumise à un effort de traction, une barre de longueur L et desection constante S s'allonge d'une longueur l. Le rapport l/L,désigné par ε, est appelé allongement relatif. Par la loi deHooke, on montre que ε est proportionnel à la contrainte σ. σ = N/S ε = Δℓ/LLa résistance mécanique d'un élément sollicité à la traction estindépendant de la forme de la section et, pour une sectionidentique, la résistance mécanique est indépendante de lalongueur de l'élément.



c- Compression simple: A l'inverse de la traction, le phénomène decompression simple engendre un raccourcissementdu solide. Une fois passé le domaine élastique, lesolide s'écrase ou se rompt.

La compression simple ne s'observe que sur deséléments courts, dont la hauteur est inférieure à sixfois la longueur. Au-delà de ces proportionsapparaissent des phénomènes d'instabilité commele flambement, traité plus loin.

d-La flexion: Une force s'applique selon une direction perpendiculaireà l'axe de l'élément entraînant une déformation, la flèche.Les calculs de vérification à la flexion sont déterminés àpartir des caractéristiques géométriques de l'élément : lemoment d'inertie I et le module d'inertie W.

Condition de résistance à la charge : σ = M/W avec M : moment de flexionW : module d'inertie de flexion

Condition de flèche : f = α PL³/EI avec P : charge non pondérée

L : portéeE : module de Young

I : moment d'inertie du profilα : coefficient dépendant des conditions d'appuis et de chargement



e-Le cisaillement: Le cisaillement, aussi appelé effort tranchant, résulte de l'action

combinée de deux forces parallèles et de sens opposés qui secaractérise par la propension au glissement relatif des élémentsconsidérés.

Apparaissant simultanément avec la flexion simple, le cisaillement esttrès élevé au droit des appuis et des assemblages.La contrainte s'exprime par le rapport de l'effort tranchant par la sectionsollicitée :τ = T/S En construction, seul l'acier possède une capacité de résistance aucisaillement presque équivalente à sa résistance à la compression et àla traction.

f-La torsion: Le phénomène de torsion naît souvent de la combinaison de contraintes : compression,traction, flexion, et se traduit par la rotation des sections les unes par rapport aux autresautour de l'axe neutre.Les calculs sont complexes et les dispositions constructives délicates. De manière générale,

la disposition pertinente des assemblages d'une construction permet d'éviter les risques detorsion accidentelle.Le cas échéant, les profils creux offrent la meilleure réponse pour ce type de sollicitations.



g-Le flambement:

Évoqué plus haut, le phénomène d’instabilité dû au flambement estassocié à la sollicitation en compression. En effet, la résistance d’unsolide soumis à une compression simple dépend aussi de sa longueur.

Sous une charge axiale, un solide haut et de faible section a unepropension à ployer sous l’action de cette charge. La formule définissant la charge axiale qui entraîne la ruine du poteaupar flambement est exprimée comme suit :

F = π² El / lf²

avec E : module de YoungI : moment d'inertie de la sectionlf : longueur de flambement de la section

La longueur de flambement d’un élément dépend à la fois de sa longueur maisaussi de la nature de ses liaisons avec le reste de la structure.• A : articulation aux deux extrémités lf = l

• B : encastrement aux deux extrémités lf = l/2• C : encastrement à une extrémité lf = 2lDans le cas des constructions de type poteaux poutres, le flambement est unparamètre essentiel.



4-Les principaux marchés de la construction métallique :

Le bâtiment avec une prédominance du marché des bâtiments industriels etagricoles devant ceux des bâtiments de type sociaux, culturels,

commerciaux ainsi que des immeubles de bureaux,etc. Les ouvrages d’art avec les ponts de tous types : routiers, autoroutiers,ferroviaires, fixes ou mobiles haut bannés, suspendus.

Ainsi qu’un certain nombre d’ouvrages divers, depuis les pylônes detransport d’énergie ou de radio télédiffusion jusqu’aux derricks ou élémentsde plateforme offshore en passant par les silos ou tout autre ouvrage

métallique fixe ou mobile…



5-Utilisation de l’acier dans les seconds œuvres:

Exemples de domaines d'application: Une façade légère constitue un remplissage par

juxtaposition d'éléments autour de pointsporteurs.

Les contre cloisons désignent la partie

d'ouvrage placée à l'intérieur de ces façadescomposites. Réalisés à l'aide de produitsindustriels assemblés à sec, c'est la technologied'habillage la plus cohérente avec un modeconstructif poteaux poutres en acier.

Le système est constitué par l'assemblage d'uneou plusieurs plaques vissées sur la même faced'une ossature métallique légère etindépendante.

Le vide de construction ménagé entre la paroiverticale à doubler et le parement de la contrecloison permet l'incorporation d'un matelasisolant ou absorbant.

Le matériau acier peut aussi bien constituer l’ossature dubâtiment qu’être présent dans ses éléments de secondsœuvres,tels que ;façades ,couvertures…………etc.

L f d



a- Façade en maçonnerie:Les propriétés :

Il s’agit d’une famille qui associe l’ossaturemétallique du bâtiment à un parement extérieurindépendant constitué d’éléments maçonnés.Le parement possède sa propre fondation etreçoit un enduit de finition. La façade est doncautoporteuse et conforme au DTU 20.1.Les efforts horizontaux sont transmis au droit desplanchers ou par les poteaux à l’aide d’attachesponctuelles.

Cette première famille de façades s’accorde àdes techniques de pose maîtrisées.L’intérêt majeur réside dans la désolidarisationde la peau d’enveloppe pour créer la rupture depont thermique. La performance pour laperméabilité à l’air est ici de bon niveau commedans la plupart des façades maçonnées.

Cette disposition permet enfin l’accroche deparements lourds et offre une protection accrue àla résistance aux chocs.

Globalement, c’est un dispositif qui allieperformance et maîtrise des coûts.

1 Nu intérieur du parement extérieur2 Nu intérieur du local

3 Pare vapeur4 Plinthe finition5 Revêtement de sol6 Dalle béton7 Pré dalle8 Rail support de plaques9 Plaques de plâtre cartonnées

10 Poutre de rive UPN ouarrêt de coulée (tôle)11 Isolant semi-rigide assurant

la rupture du pont thermique12 Enduit monocouche de finition13 Parement extérieur e=20

maçonnerie / blocs béton14 Position du poteau type HEA

Les façades :



b - Façades lisses:Les propriétés

Plus proche des procédés utilisés pour les bâtimentsindustriels, cette famille fait appel à une ossature

secondaire.Les lisses sont disposées horizontalement depoteau à poteau. Pour le grand côté de la trame (6m), un montant intermédiaire est employé. Ceslisses sont des profilés en acier galvanisé, pliés ouformés au galet. La forme retenue est le C pourpermettre le réglage du profil.Une lisse est toujours disposée au niveau du linteau,une seconde est placée en appui de baie.

Le pare pluie est mis en place entre le bardage etles lisses.

Le parement extérieur est constitué par un bardageétanche ou non, comportant une ossature spécifiqueou non. Le choix du parement est lié aux portées etaux sollicitations mais aussi à l’encombrement dansl’épaisseur de la paroi. Cette solution repose sur des procédés trèsrépandus et connus des entreprises. Le gaind’épaisseur globale de paroi engendré crée unavantage esthétique et/ou permet une améliorationdes ratios de surfaces.

Nu intérieur du parement extérieur2 Nu intérieur du local3 Pare vapeur4 Plinthe finition5 Revêtement de sol6 Dalle béton7 Pré dalle8 Plaque de plâtre BA239 Rail support de plaques10 Pare pluie

11 Lisse horizontale support debardage12 Poutre de rive UPN ou

arrêt de coulée (tôle)13 Isolant assurant la rupture de

pont thermique (pose en nez deplancher assuré par lot bardage)

14 Parement extérieur de finition

bardage métal15 Position du poteau



c -Façade plateaux: Les propriétés:

Cette dernière famille est une évolution de laprécédente. Reposant sur les mêmes invariants,elle ajoute la présence d’un plateau métallique. Ce

plateau, support de façade, est une tôle profilée(hauteur du profil : 90 mm) en 75/100 mmd’épaisseur. Il est fixé sur les lisses évoquées endeuxième famille. Un pare air est placé entre leplateau et les lisses horizontales supports. Ainsi, le hors d’eau est réalisé très rapidement et leparement extérieur porté par les plateaux peut être

mis en œuvre dans le même temps que lespremiers éléments du doublage intérieur.Les parements de façade acceptés par ce supportsont très nombreux pour un encombrement deparoi maîtrisé.

Ce procédé constitue un premier pas vers lesréponses à fournir aux exigences de la RT 2000 en

matière de perméabilité à l’air par la participationconjuguée de plusieurs éléments de paroi. L’intérêt essentiel de ce système est un gain de

temps de chantier, une réduction des fraisfinanciers (hors d’eau précoce).

www.aci erconstructi on.c om

Nu intérieur du parement extérieur2 Nu intérieur du local3 Joint d’étanchéité à l’air 4 Dalle béton

5 Pré dalle6 Rail support de plaques7 Joint coupe feu8 Plaques de plâtre cartonnées10 Film pare pluie/pare air11 Lisse horizontale

support de plateau

12 Poutre de rive UPN ou arrêtde coulée (tôle)13 Isolant semi-rigide assurant

la rupture de pont thermique(à la charge du lot bardage)

14 Plateau métalliquesupport de parement

15 extérieur de finition

terre cuite ou bardage15 Position du poteau

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a- Paroi composée:

L’ouvrage complet comporte un parement extérieur, un systèmeassurant la tenue mécanique, une isolation, un parement intérieur.Pour l’isolation, chaque famille est munie d’un double lit de laineminérale de 100 mm dont l’un passe à l’avant des rives de plancher.

Cet assemblage nécessite d’identifier chacun des éléments afin depréciser leurs rôles dans les réponses aux critères issus desexigences réglementaires :• stabilité de la façade, • étanchéité à l’air / à l’eau, • isolation thermique / acoustique,... La paroi composée mène ainsi à favoriser l’incorporation de lastructure pour limiter les traitements contre la corrosion et faire faceaux contraintes incendie

b Les invariants:



b-Les invariants: Le recours à des repères constants dans l’élaboration de la paroi de

façade est apparue comme un guide facilitant les études deconception.Définition d’épaisseurs constantes: -La conception repose sur l’axe de la structure, témoin de la trame.

Puis selon la dimension présumée du poteau, il est possible dedéfinir deux nus : le nu intérieur du parement intérieur et le nuintérieur du parement extérieur.Le premier sert au calcul des surfaces, le second aide à ladétermination de l’implantation et de l’épaisseur de la paroi globale.

Il en ressort trois familles de façades :

• mur autoporteur maçonné (incluant le double mur), • parement monté sur ossature secondaire (type lisse), • système reposant sur plateaux disposés verticalement.

1 Nu intérieur du parement

extérieur2 Nu intérieur du local3 Position du poteau (HEA 140)4 Parement intérieur

(plaques de plâtre)5 Parement extérieur et finition



Positionnement: La position de la contre cloison détermine le nu

intérieur du local construit et donc la surfacehabitable du logement.

Ce système permet une désolidarisation partielle outotale par rapport à la paroi à doubler. Alignement sur la structure : Parement intérieur plan et uniforme Incorporation des poteaux dans la paroi ou à

l'intersection avec les cloisons

Pas d'habillage de poteau, ni de poutre Absence d'en cloisonnement des poteaux simplifie

l'intervention du lot plâtrerie et améliore laproductivité du chantier



Performance mécanique:

Déterminées notamment en fonction du nombre de

plaques à fixer, les ossatures simples, porteuses descontre cloisons, permettent de franchir les hauteurscourantes de logements.Le cas échéant, la performance mécanique peut êtreaméliorée par l'apport d'un feuillard, placé à 1,00mdu sol ou par un entraxe réduit à 40 cm.• Ossaturede type M48 accolés ou M70 simple• Entraxe 60 cm

Choix d'ossature pour une contre cloison de hauteur2,5 m ≤ H ≤ 3,5

Nombre et type de plaques

Dimensions minimales pour la conceptiond'ossature1 BA 13 ou 1 BA 15M 48-50 accolés

Schéma de principe d'ossatureavec un feuillard à 1 m et unparement double posé enquinconce



Alignement sur la façade : Selon position du nez de plancher, gain

possible sur l'épaisseur totale de la paroi La surface habitable disponible est

optimisée

Coupe horizontale sur doublage ethabillage poteau

Performance au feu : Premier critère de performance, la

stabilité au feu de la structure principaledu bâtiment peut être assurée grâce àl'inclusion des éléments métalliquesdans l'épaisseur de la paroi. En effetdans le cas des bâtiments d'habitation,le degré requis est souvent atteint àl'aide d'une protection simple.

• Une à deux plaques de plâtre de typeBA13, BA15 ou BA18

Coupe horizontale surdoublage et habillage poteau



Couvertures métallique:

1- Couvertures étanchées:

Cette partie aborde les toitures comportant des éléments porteurs en tôled'acier nervurée recevant un revêtement d'étanchéité. Ces ouvrages sont

décrits dans la norme NF P 84-206 (DTU 43.3)En général, ce type d'ouvrage est composé des éléments suivants :

De tôles d'acier nervurées,

Éventuellement d'un pare vapeur,De panneaux isolants non porteurs,D'un revêtement d'étanchéité avec une protection lourde

L'expression " revêtement d'étanchéité " désigne l'ensemble du complexed'étanchéité proprement dit. Il peut être accompagné d'une couche

d'indépendance (placée entre le revêtement et son support) ou d'unecouche de désolidarisation (placée entre le revêtement et sa protection

lourde)La protection lourde peut être meuble (lit de granulats libres) ou dure

(dallettes préfabriquées).

Principe de toiture avec revêtementd'étanchéité

1- Isolantsupport2- Étanchéité

3- Fixation surIsolant4 -Tôle d'aciernervurée5- Ossature6 -Fixation surossature



1-1-Ossature de la couverture: Conforme aux textes en vigueur, l'ossature support est réalisée en

acier, en bois ou en béton. La face supérieure des appuis doit être

plane et parallèle au plan des tôles d'acier nervurées. Les contreventements par les tôles d'acier nervurées ne sont pas

traités, tant pour la stabilité globale (tenue au vent) que locale(déversement des pannes), et doivent faire l'objet d'une étudespécifique à chaque projet.

A la figure 2.2, la largeur minimale et l'épaisseur des éléments sontindiquées en fonction des matériaux :

Dans le cas d'une charpente en acier dont les appuis ont une épaisseur compriseentre 1,5 et 2,5 mm, la largeur des appuis est doublée dans les zones comprenant

deux fixations par nervure.



1-2-Conditions de pose:- les dispositions de

recouvrement entre tôles d'aciernervurées sont les suivantes :

-recouvrement longitudinal :recouvrement = 50 mm mini

-recouvrement transversal : 100

mm ≤ recouvrement < L

Les dispositions suivantes doivent aussi être respectées :

Appui de plaques de chaque côté d'une discontinuité structurelle (joints, différence deniveaux,..), ces joints sont prolongés dans la toitureChevêtre obligatoire pour l'une des trois conditions suivantes :- pénétration dont une dimension est supérieure à 20mm,- présence d'émergences : aérateurs, lanterneaux,- évacuation d'eaux pluviales en milieu de travée avec tôle parallèle à la noue



Au droit des changements de pente, les dispositions concernant les appuisdépendent :

du type de changement de pente (noue, arêtier, faîtage,…),

du sens des nervures des tôles de l'angle a formé par les deux versants

Appui simple Appui double

Faîtages

Arêtiers

Dispositions d'appuis au droit des changements de pente



Cette partie du travail aborde les travaux de couvertures en plaques nervurées réalisées

à partir de tôles d'acier revêtues

Il distingue les ouvrages décrits dans la norme NF P 34-205 (DTU 40.35)d'autres procédés de couverture.

Ainsi, la norme ne traite que des ouvrages suivants :

a- Couverture simple peaub - Couverture double peau à trames parallèles

Par ailleurs, le présent chapitre aborde également :

c - les couvertures cintréesd -Couverture double peau à trames perpendiculaires ou croisées

Dans leur application pour les bâtiments à usage résidentiel, l'ensemble de cesouvrages de couverture comportent une ou plusieurs couches d'isolant, une peauextérieure et éventuellement une peau intérieure.



Autres couvertures: Couvertures double peau à trames croisées:

Le principe d'une couverture double peau à trames croisées repose sur

l'utilisation de profilés nervurés de type plateaux assurant la fonctionporteuse.

avec E 1 : espacement maximal de fixations et E 2 : largeur utile entre plateaux.

Avantages principaux:Couverture légère (15 à 25 kg/m²)

Facilité de mise en œuvreFranchissement entre portiquesTraitement de l'isolation thermiqueIntégration du traitement acoustiquEsthétique



4.2.1. Présentation du système Peau intérieure Les plateaux sont des profilés nervurés en tôle d'acier galvanisé, ou

galvanisé pré laqué.épaisseur minimale : e min = 0,75 mm

largeur utile : 400 mm = l = 600 mm.Hauteur : 70 mm = h = 150 mm Isolation Les isolants utilisés sont de type semi-rigide ou souple et contribuent aux

performances thermiques et acoustiques. Ils sont accompagnés d'un parevapeur.

Peau extérieure

La peau supérieure est réalisée à partir de profilés de couverture sècheselon les prescriptions du DTU 40.35.

Le système est mis en œuvre sur une structure en acier, en bois ou enbéton ; les appuis sont en acier ou en bois.

Illustration du principe

1 profilé type "C" ou type "P"2 Feutre absorbant acoustique laineminérale3 Isolant en laine minérale avec parevapeur aluminium4 Profilé



Mise en oeuvre L'ordre de montage est le suivant : Pose des plateaux : - Pose du 1er plateau perpendiculairement à

la pente, en partant de l'égout,

- Fixation du 1er plateau sur la structure,- Pose du second plateau,- Fixation du second plateau sur la structure,- Couturage des deux plateaux,- Poursuite du montage à l'avancement selonle même principe

Pose de couverture double peau à trames croiséePose des isolants :

- Pose du feutre souple acoustique,- Pose du pare vapeur avec bandes de pontage,- Pose de l'isolant thermique rigide,- Déroulage de l'isolant souple depuis le haut vers lebas de la toiture,plateaux pleins- Pose du pare vapeur avec bandes de pontage,- Pose de l'isolant thermique rigide,- Déroulage de l'isolant souple depuis le haut vers lebas de la toiture, Pose des isolants



Pose de la peau supérieure : - Pose à l'avancement des isolants, conformément à la norme NF P 34-205,- Fixation en sommet de nervure et couturage à l'avancement,

Exemple de réalisation de faîtage double

Exemple de réalisation de l'évacuation



Couvertures cintrées:

Le DTU 40-35 ne vise que les couvertures sèchesconvexes et précise que les rayons inférieurs à 40 m fontl'objet de pré cintrage en atelier.Les couvertures cintrées sont donc encore abordéescomme des ouvrages expérimentaux, traités par la normeXP 34-205.3 Généralement, pour un rayon de courburecompris entre 2 et 40 m, le cintrage des plaques nervuréess'effectue en atelier ; au-delà, les plaques sont cintrées lors

de la pose.La valeur minimale du rayon dépend de la géométrie et del'épaisseur de la plaque, mais aussi des possibilités defabrication et des portées et charges à considérer.

Domaine d'application

-les couvertures cintrées convexes pour lesquelles le rapport deflèche sur corde est au maximum d'1/10ème lorsque la distanceentre appuis consécutifs est supérieure ou égale à 1,00m.FLECHE / CORDE ≤ 0,1 Il peut s'agir de couvertures de type simple peau ou double peau àtrames parallèles en ouvrage neuf.



matériaux Les ouvrages pré cintrés sont réalisés à l'aide de plaques nervurées en

tôles d'acier revêtues d'épaisseur nominale supérieure ou égale à 0,63 mm La fiche technique établie par le fabricant doit présenter les critères suivants

: Type de pré cintrage Rayons de cintrage et longueur maximale développée Acier utilisé : norme, classe, tolérances Nature du revêtement Éléments de définition des portées et charges utiles

AssemblagesOutre le respect des dispositions décrites dans le DTU40-35, les particularités des couvertures cintrées sontles suivantes :

- Plaque nervurée pré cintrée : fixation en sommet denervure seulement- Plaque cintrée à la pose : fixation en sommet denervure pour toute penteFixation en plage si pente p = 7 %Pas de boulons crochets, ni d'agrafes

E emples internationa de constr ction métalliq e



Exemples internationaux de construction métallique:

La Halle de marchés est située en centre ville à

Orléans,près de la Cathédrale, en bordure de Loire. Lasuperstructure métallique support de la couverture,d'une passerelle périphérique intérieure, et desfaçades, est de type structure réticulée, composéede 5 portiques parallèles d'une portée franche de27 m environ, et d'une longueur d'environ 32 m. La

couverture légèrement cylindrique à grand rayonde courbure est réalisée à partir de feuilles longuesen cuivre à joints de bouts, posée sur un voligeageen bois. La sous face de couverture est habilléed'un vaigrage en bois ,y compris les débords de toiture. Le bâtiment

comporte 4 façades réalisées principalement àpartir de modules de vitrage agrafés fixés sur uneossature secondaire haubanée. La partie bassedes deux façades longitudinales est constituéede portes ouvrantes basculantes à ciseaux,réalisées en parement ajouré bois monté sur cadremétallique.

Hall de la charpenterie à Orléans:

http://www.arcora.com/FR/stru/G163.htm




Barrière de péage « Val de Loing »:

Structurellement, ce projet se caractérise par la simplicitéapparente de l'arc tubulaire haubané permettant des'affranchir d'un seul trait de toutes les servitudesinhérentes à ce type de programme.

La couverture est suspendue par l'intermédiaire d'uneossature secondaire support à une grande poutre centralehaubanée inversée de 100 m de portée, de type " poisson "réalisée en tubes cintrés. Cette poutre repose à chaqueextrémité sur deux tabourets supports des mâts dehaubanage dont les éléments inférieurs sont réalisés enPRS à inertie variable. Une passerelle technique court toutele long de l'ouvrage.

La couverture modulaire constituée d'auvents translucidesindépendants (5 x 14 m) réalisés en Everlight 610 et 610

avec brise-soleil intégrés, permet, en fonction du flotd'automobiles, de supprimer certaines parties de couverturetout en conservant la structure générale du bâtiment.

Portée : 100 m





la Maison de la Culture du Japon est construite sur onzeétages dont 6 étages de superstructure en charpente

métallique, et 5 niveaux en infrastructure, et s'étend sur unesurface totale de 7500 m², dont 400 m² ouverts au public. Ils'agit d'un établissement à vocation culturelle.

Le bâtiment est construit à partir de deux systèmesconstructifs différents dont l'interface est réalisé au niveaudu rez-de-chaussée. Les infrastructures sont en béton armé,

les superstructures sont en charpente métallique sauf pourle noyau qui s'élève sur 6 niveaux et abrite les locauxtechniques ainsi que les plénums de ventilation. D'un poidsde 700 tonnes,.

cette structure métallique est entièrement auto stable etdivisée selon une trame de 10,80 x 11,60 m. La stabilité est

obtenue par continuité des encastrements de portiques etpoutres et permet de supprimer tout report de chargeshorizontales en nez de bâtiment sur le noyau béton quine reprend donc que des efforts verticaux par l'intermédiaired'appuis glissants. Pour éviter tout transfert acoustique entresuperstructure et infrastructure, l'ensemble de lasuperstructure repose au niveau

du rez-de-chaussée sur des appuis Néoprène fretté.

Maison de la culture du Japon à Paris:




Toute l'ossature métallique est réalisée enacier Fe 510(limite élastique 360 Mpa). Elle secompose de poteaux circulaires articulésen pied , d'un réseau de poutres réaliséesen profilés laminés, dans lesquels sontménagés des réservations pourla passage des fluides, de planchers enbac collaborantavec dalle béton. La stabilité au feu d'une

heure est obtenue par flocage à basede gypse non friable. Sur les ailes inférieures des poutres

secondaires type IPE alvéolaires viennentreposer les bacs acier supports deplancher ainsi qu'une dalle béton de 12cm. Tous les fluides circulent ainsi dans lahauteur des fers. Ce système permetd'envisager le réaménagement des plansd'étages sans travaux importants.





Performances acoustique et thermique: C'est l'ensemble du complexe composant la paroi

qui apporte le niveau d'affaiblissement acoustique.Il est essentiel de veiller aux traitements des joints à

la mise en œuvre ainsi que d'éviter au mieux lespercements du doublage pour limiter la présence deponts phoniques et thermiques.

• Isolant adapté en deux couches + une à deuxplaques de plâtre

Isolant :L'isolant placé à l'intérieur est un matelas de laine de verre, rigide ou semi-

rigide, avec un pare vapeur. Ce dernier est toujours orienté vers le localchauffé.

Le produit est maintenu entre les montants de la contre cloison.

L'isolant placé du côté extérieur est filant devant le nez de plancher pourassurer la rupture du pont thermique. Pour s'assurer de sa bonne mise en

œuvre, il convient de le mettre à la charge de l'entreprise chargée de laréalisation des parements extérieurs de la façade légère.

Les deux matelas isolants peuvent être de nature et d'épaisseur variables.



Essor de la construction métallique:

Après avoir largement contribué à la reconstruction decertains pays à l’issue de la deuxième guerre mondiale,la construction métallique s’est profondémenttransformée avec l’introduction de l’informatique dansses métiers et méthodes, d’abord en bureaud’études pour les notes de calculs puis en atelier avecl’apparition progressive des machines à commandenumérique enfin avec le dessin assisté par ordinateur.

Aujourd’hui les concepteurs abordent ce matériau avecplus de facilité et d’aisance ,c’est un matériau qui offrebeaucoup de possibilités aussi bien techniquesqu’esthétiques .



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Açier en construction