Ossatures des bâtiments 1

Intégration de la structure dans le projet

d’architecture

Objectif: Donner de la réalité au projet

• Réalité de l’expression architecturale construite

• Réalité dimensionnelle (épaisseurs, sections,..)

• Réalité économique

Passage du rêve (de la vision) à la réalité

Je vous propose une approche analytique (méthodologique) de l’intégration structure - architecture

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Nous allons parler de bâtiments ou plutôt d’un ensemble

de « sous- bâtiments » séparés par des joints.

Pourquoi des joints ?

• Joints de dilatation (tous les 40 à 50 m max)

• Joints de tassement

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Où sont les joints ?

Pourquoi est-ce important à ce stade ?

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Joint de dilatation

Bâtiment à structure extérieure

Les joints doivent être fixés dès

que possible.

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Joint «invisible»

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Processus à appliquer à chaque sous-bâtiment

1. Définir le parti structural et le mode de contreventement

2. Concevoir la structure en même temps que l’architecture en tenant compte des trames

3. Pré dimensionner la structure en interaction avec l’architecture ( éléments horizontaux et éléments verticaux )

4. Dimensionner

5. Faire les études d’exécution et de détails

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1.1. Le parti structural

Choix d’un type de structure lié

• à l’expression souhaitée du bâtiment

• à l’économie du projet

• au mode de construction

• au lieu, au contexte,...

Maçonneries portantes, ossature béton, métal, bois

Le parti structural est lié au parti architectural

Attention à la problématique de résistance au feu

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Le parti structural. Ossature béton

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1.2. Le contreventement Rappel du fonctionnement des structures

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Les modes de contreventement

1. Croix de saint André

2. Voiles

3. Encastrement externe

4. Encastrement interne

5. Colonnes ou suspentes inclinées

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2. Contreventement par voiles. Les voiles (mur en maçonnerie ou voile en béton armé)

ont une triple fonction : Supporter, contreventer et cloisonner l’espace

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3. Contreventement par

encastrement interne

(portiques)

Encastrements poutres/colonnes

4. Contreventement par

encastrement externe

(noyaux)

Contreventement des bâtiments « courants » par

« encastrement »

Noyaux de circulations verticales

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4. Contreventement par encastrement externe

(noyaux)

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Contreventement par « noyaux »

Incompatibilité contreventement / libre dilatation

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Contreventement par « noyaux »

Incompatibilité contreventement / libre dilatation

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5. Contreventement

par colonnes inclinées

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En résumé:

Le mode de contreventement est déterminant

pour la structure et pour l’architecture.

Il fait partie intégrante du parti structural.

Il doit être défini dès le début du projet.

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2. Les « trames » sous-tendent a géométrie des

bâtiments

Trame des façades

Trames d’usage (parking, modules bureau ....)

Trames structurales (bâtiment préfabriqué, blocs en béton...)

Si il y a « trame », elle doit être définie dès que possible

Les trames influence l’architecture et la structure

Si étages multiples : superposition et problèmes de compatibilité des

trames. Problématique de la continuité des descentes des charges.

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Exemple de trame de parking

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Structure correspondante

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Exemple de trame de logement – structure en murs porteurs ?

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Exemples de superposition des trames

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Une autre disposition

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En coupe :

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Variantes de trames de parking

Augmentation de la surface par emplacement

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Récapitulons:

Le bâtiment étant divisé en sous bâtiments (joints)

1. Le parti structural et le mode de contreventement

sont défini

2. Les trames sont fixées

3. Il reste à définir les plateaux et les « supports »

Les supports (éléments verticaux) sont forts liés au parti

structural (murs ou voiles porteurs, colonnes, ...)

Les plateaux sont plutôt technologique mais attention à

leur déformabilité.

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Les éléments horizontaux

les plateaux (dalles et poutres)

Hauteurs d’étages

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Les actions

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Type de dalles

• Totalement coulée sur place

– Épaisseur constante ou nervurées (portant dans une ou

deux directions)

– Armées ou précontraintes

• « Partiellement ou totalement» préfabriquées

– Sur Prédalles

– Hourdis (avec ou sans chape de compression)

Points d’attention: déformabilité, monolithisme.

Risque de fissuration des cloisons portées

Formation de fissures entre éléments

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Éléments préfabriqués

Hourdis

Poutrains - voussoirs

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Dalles BA coulées sur place, prédalles, dalles allégées,..

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Dalle nervurées, gaufrées,

structure mixte,..

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Épaisseur des dalles en béton armé et précontraint Si vous ne retenez qu’une seule valeur : épaisseur/portée = 1/25

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Poutres

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Poutres renversées

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Hauteur des poutres en béton armé Si vous ne retenez qu’une seule valeur h/l = 1/10 ( h/b = 3 )

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Attention à la

déformabilité des

porte à faux (balcons)

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Structure « extérieure – intérieure »

Pont thermique - Cas du balcon

Structure intérieure - le plus souvent

Structure extérieure - mais jamais totalement alors:

Structure intérieure ou extérieure

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Les éléments verticaux

Voiles porteurs

Voiles béton , murs maçonnerie terre cuite ou blocs silico-calcaire

Ossature bois

Attention double mur si joint de dilatation

Colonnes

Dans un cas comme dans l’autre attention au flambement

Paradoxe: les colonnes sont souvent plus encombrantes que les

voiles

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Dimensionnement des colonnes: charge supportée et flambement

Si on ne doit retenir qu’une valeur ...

Voiles ép min 20 cm - Colonne min 25 cm mais faire « descente de charges »

Le flambement : l’élancement

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Charge majorée plateaux 16 kN/m²

Contrainte colonne 20 N/mm²

La descente des charges

Ossatures des bâtiments 44 Colonnes élancées

Liaison poutres - colonnes

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Le moyen d’y voir clair ..... le plan filaire

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Récapitulons : Analyse de bâtiments existants - Méthodologie

0. Localiser les joints et donc définir les sous-bâtiments

Par sous-bâtiment:

1.1. Comprendre le parti structural: matériaux des planchers et des éléments porteurs.

Si risque RF, les éléments peuvent être « cachés »

1.2. Comprendre le mode de contreventement et en localiser les éléments

2. Analyser les trames des différentes zones (par fonctions, par étages,... )

3.1. Analyser les planchers (type, sens de portée, épaisseur).

Valider les rapports : hauteur poutre/portée, ...

3.2. Localiser les éléments porteurs (type: continu, localisés), mesurer leurs dimensions :

se poser la question de leur élancement.

4. Reprendre tous ces éléments sur des plans filaires

5. Analyser la superposition des éléments porteurs. Filaire 3D.

6. Faire une descente de charge sommaire. Valider les principales colonnes aux étages

inférieurs. (plateau 16 KN/m² - colonne BA 16 /mm²)