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Avis Technique 3/05-447Annule et remplace l’Avis Technique 3/02-375

Ne peuvent se prévaloir du présent Avis Technique que les productions faisant l’objet d’une procédure de qualification, définie dans le texte de l’Avis.

Ossature Frame

Stabwerk

Éléments de structure CEMENTAL Titulaire :

CEMENTAL Bivio SS n20/28 Via Orianasso 1 IT – 12040 GENOLA

Tél. : 0172.648905 Fax : 0172.648814 Internet : www.cemental.it E-mail commercial : cemental@cemental.it E-mail technique : ufficiotecnico@cemental.it

Usine :

CEMENTAL Bivio SS n20/28 Via Orianasso 1 IT – 12040 GENOLA

Tél. : 0172.648905 Fax : 0172.648814

Commission chargée de formuler des Avis Techniques (arrêté du 2 décembre 1969) Groupe Spécialisé n° 3 Structures, planchers et autres composants structuraux

Vu pour enregistrement le 17 février 2006

Secrétariat de la commission des Avis Techniques CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, F-77447 Marne la Vallée Cedex 2 Tél. : 01 64 68 82 82 - Fax : 01 60 05 70 37 - Internet : www.cstb.fr

Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site Internet du CSTB (http://www.cstb.fr) © CSTB 2006

Annulé le : 16/03/2010

Avis

Tech

nique

non

valid

e

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Le Groupe Spécialisé n° 3 «Structures, planchers et autres composants structuraux» de la Commission chargée de formuler les Avis Techniques, a examiné le 20 octobre 2005 le procédé d’ossatures ÉLÉMENTS DE STRUCTURE CEMENTAL, présenté par la Société CEMENTAL. Il a formulé sur ce procédé l’Avis Technique ci-après, qui annule et remplace l’Avis Technique 3/02-375.

1. Définition succincte

1.1 Description succincte Ossatures à un ou plusieurs niveaux, à poteaux, poutres et pannes préfabriqués en béton armé ou en béton précontraint, associés éventuellement à des planchers divers. Ces ossatures, lorsqu’elles consistent en un ensemble de poteaux associé à une poutraison de toiture, sont utilisées pour la réalisation de bâtiments de type industriel à un niveau, y compris une présence éventuelle de mezzanine (notamment halls industriels, entrepôts, hypermarchés ...). Elles sont également utilisées, lorsqu’elles consistent en des portiques dont les traverses sont des poutres industrielles incorporées à des planchers, pour la réalisation de bâtiments multi-étagés couvrant une large gamme de destinations (notamment bureaux, habitations, locaux scolaires, locaux hospitaliers,...).

1.2 Identification L’identification des composants se fait comme indiqué au paragraphe 2 de la description.

2. AVIS L’Avis porte uniquement sur le procédé tel qu’il est décrit dans le Dossier Technique joint, dans les conditions fixées au Cahier des Prescriptions Techniques Particulières (§2,3). L'Avis ne vaut que pour les fabrications de composants en béton armé ou en béton précontraint faisant l’objet d’une procédure de qualification de produits effectuée par le CSTB.

2.1 domaine d'emploi accepté L’Avis est formulé pour les utilisations en France européenne, zones sismiques incluses. Le domaine d’emploi accepté par le Groupe Spécialisé n° 3 est le suivant : 1. Les ossatures de type industriel, pour lesquelles les poutres sont

posées sur les poteaux par l’intermédiaire d’appuis néoprène et brochées.

2. Les bâtiments multi-étagés pour lesquels les poutres reposent sur les poteaux par l’intermédiaire d’appuis néoprène seulement, sans brochage. Dans ce cas, une dalle de compression en béton armé coulée en œuvre est obligatoire.

D’autres configurations de liaisons sont possibles, mais n’ont pas été examinées dans le cadre de la formulation du présent Avis.

2.2 Appréciation sur le procédé 2.21 Aptitude à l'emploi Stabilité La résistance et la stabilité de l’ossature sont normalement assurées dans le domaine d’emploi accepté sous réserve des dispositions complémentaires données au Cahier des Prescriptions Techniques Particulières (§2,3 ci-après), notamment en ce qui concerne l’utilisation du procédé en zones sismiques (§2,316).

Sécurité au feu Le procédé permet de respecter la réglementation applicable au domaine d’emploi accepté. Les éléments constituants du procédé ne présentent pas de risques spéciaux et les durées de stabilité au feu peuvent être appréciées conformément aux Règles FB (DTU - P 92-701).

Prévention des accidents lors de la mise œuvre La sécurité du travail sur chantier est normalement assurée, en ce qui concerne le procédé proprement dit, si les prescriptions de mise en œuvre du tenant de système, ainsi que les prescriptions et les vérifications prévues dans le Cahier des Prescriptions Techniques Particulières sont effectuées et satisfaites.

2.22 Durabilité - Entretien La durabilité de l’ossature est équivalente à celle des systèmes traditionnels utilisés dans des conditions comparables.

2.23 Fabrication et contröles La fabrication s’effectue dans des usines équipées pour la production de composants en béton armé et/ou en béton précontraint. Il appartient aux usines productrices d’éléments poteaux, poutres et pannes de mettre en place un autocontrôle de leur fabrication, d’en demander la surveillance par un organisme indépendant reconnu par le GS3, et de déposer une demande de qualification pour chaque chantier effectué. Les éléments bénéficiant de la qualification sont munis d’un étiquettage particulier permettant de les identifier. Les armatures passives doivent faire l’objet d’une certification NF-AFCAB ou équivalent (contrôle par un organisme tiers).

2.24 Mise en oeuvre La mise en œuvre, effectuée par des entreprises autres que le tenant du système, ne présente pas de difficultés particulières à condition que soit fourni un plan de pose complet.

2.25 autres critères d’aptitude à l’emploi des planchers

Dans les cas (fréquents) où les planchers sont réalisés au moyen d’un support préfabriqué (notamment dalle TT) avec table rapportée coulée en place, et en raison de la conception rotulée des appuis (aussi bien appuis de poutres sur poteaux que planchers sur poutres), les rotations d’appuis occasionneront des fissurations dans la table rapportée qui, dans le cas de revêtements fragiles, devront faire l’objet de dispositions particulières (mise en place de joints ou autres). Les dispositions inhérentes à la constitution du plancher proprement dit doivent respecter les textes codificatifs les régissant (DTU ou Avis Techniques de planchers).

2.3 Cahier des prescriptions techniques particulières

2.31 Conditions de conception et de calcul Les ouvrages doivent être dimensionnés et vérifiés par référence aux Règles BAEL 91 pour les éléments en béton armé et aux Règles BPEL 91 pour les éléments en béton précontraint, ainsi que leurs additifs respectifs datant de 1999. Pour les bâtiments avec table rapportée, les dimensions entre joints doivent respecter les limitations de l’article B.5.1 des Règles BAEL 91. Les prescriptions qui suivent viennent en complément aux règles précédentes.

2.32 stabilité d’ensemble Cas des ossatures de type « industriel ». • Le contreventement vertical est assuré par l’un des moyens

suivants : - Encastrement des poteaux en pied, liaison poutre-poteau rotulée

(schéma de portiques à nœuds déplaçables). - Eléments annexes ne faisant pas partie du procédé (palées de

stabilité, voiles, etc …). • Le contreventement horizontal de la toiture est assuré par l’un des

moyens suivants : - Flexion horizontale du seul élément supportant l’effet du vent. Ce

moyen ne peut être utilisé qu’en zone de sismicité nulle. - Equilibre en déformation de l’ensemble de la poutraison de

toiture : poutres liaisonnées par les pannes. - Eléments annexes ne faisant pas partie du procédé (croix sous

toitures, etc…).

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Cas des bâtiments multi-étagés. Les poutres de planchers s’appuient directement sur les poteaux en béton armé par l’intermédiaire d’un appui néoprène, sans brochage. Dans les cas fréquents où les planchers sont réalisés au moyen d’un support préfabriqué avec table rapportée coulée en place, la liaison avec le poteau se fait par cette table, armée d’une ou de plusieurs nappes de treillis soudé. Ces liaisons n’équilibrant pas de moment significatif, les poutres sont considérées comme articulées vis-à-vis des charges verticales, la stabilité d’ensemble des ouvrages vis-à-vis des charges horizontales dues au vent, au séisme, aux excentricités de mise en œuvre et aux variations dimensionnelles étant assurée de la manière suivante, selon le cas :

1er cas – Zone de sismicité nulle : La répartition des efforts horizontaux entre les éléments verticaux de stabilité se fait par la dalle coulée en oeuvre, le contreventement étant alors assuré par les poteaux encastrés en pied. L’attention est attirée sur le fait que, même en zone de sismicité nulle, le nombre d’étages maximal est étroitement lié à la capacité résistante et à la déformation des appuis en néoprène ainsi que des poteaux. Il convient donc de vérifier de manière particulièrement attentive ces points par le calcul.

2ème cas – Zone de sismicité non nulle : La répartition des efforts horizontaux entre les éléments verticaux de contreventement ne peut plus être assurée comme ci-dessus. Des éléments rigides rapportés, ne faisant pas partie du procédé (murs, palées, etc…) doivent être prévus dans les deux directions pour contreventer la structure. Les justifications correspondantes doivent être effectuées. Lorsque l ‘épaisseur de la table de compression est faible, cela peut conduire assez vite à multiplier les éléments de contreventement complémentaires (pour des raisons de dispositions constructives). Les poteaux de rive (ou au droit des joints) sont obligatoirement liés mécaniquement au plancher.

2.33 dispositions spéciales dans le cas du brochage, pour les bâtiments de type « industriel ».

A - Principe Une file de poutres précontraintes se raccourcit dans le temps par fluage sous précontrainte, retrait et chute de température. Une traction d’ensemble dans la file naît alors du fait des raideurs des poteaux qui gênent ce raccourcissement. Cette traction est maximale au milieu de la file et doit cheminer au droit d’un assemblage par l’ensemble about-broche-frettage de tête de poteau-broche-about.

B - Raccourcissement unitaire ε à considérer Les efforts dans la file peuvent être étudiés à partir des données ci-après en admettant les hypothèses suivantes : - la déformation de fluage est proportionnelle à la précontrainte

moyenne dans l’élément préfabriqué à la mise en précontrainte. La valeur indiquée dans le tableau 3 suppose une précontrainte moyenne de 10 MPa, calculée sur la section de l’élément préfabriqué seul.

- la température de construction est supposée comprise entre 10 et 15°C.

Tableau indicatif pour l’évaluation du raccourcissement unitaire

Module à considérer

Poutre de structure

Fluage Ev 3,5.10-4 Retrait Ev 0,5.10-4

Diminution de température (*)

0,6 Ei 10-4

Total 5.10-4 (*) : dans le cas de bâtiments maintenus hors-gel. Sauf calcul spécifique, et avec les hypothèses de température mentionnées ci-dessus, l’effort dans la file Fh (en kN) devant être considéré, est défini forfaitairement comme suit pour le cas très courant d’une file de longueur L en mètres et de N poteaux encastrés en pied et articulés en tête de section b x h en m² et de hauteur libre H en mètres :

( )12LN

3H

3bh2300hF −= N

Dans le cas d’une file dont le déplacement en tête est bloqué au droit de l’un des poteaux du fait de la présence de structures complémentaires (voile, remplissage maçonnerie, ou dalle tenue par des voiles par exemple), la longueur L à considérer pour l’application de la formule ci-dessus, est le double de la distance du poteau bloqué

au poteau d’extrémité le plus éloigné. (h est la dimension du poteau dans le sens de la file) Toutes les files présentant plus d’un seul point de blocage sont interdites en l’absence d’un joint de dilatation situé entre les deux points de blocage sauf à procéder à une étude détaillée des déformations différées et des ouvertures de fissures susceptibles d’en résulter ; l’hypothèse à retenir dans ce dernier cas est celle d’une seule fissure ouverte entre les deux points de blocage, cette fissure ne pouvant excéder 0,3 mm. En zone courante, l’effort de traction indiqué est équilibré par la précontrainte des poutres. Au droit des zones d’appui, l’effort ci-dessus indiqué doit être équilibré par des aciers prévus à cet effet.

C - Diffusion des charges en têtes de poteaux Le caractère concentré des réactions d’appui poutre sur poteau doublé d’un effet « éclateur » lié à la mise en compression des broches sous charges variables et tassement des appareils d’appuis conduit à rechercher l’effort d’éclatement Fv des têtes de poteaux du aux charges verticales qu’ils supportent. FV est défini forfaitairement comme suit en l’absence de justification d’une valeur différente :

Fv V 1 2 dh

1 yh

= − −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

avec :

V = Max (Vi), Vi étant les réactions d’appui des poutres arrivant au poteau à l’ELS d = Min (di), di étant la distance de la broche à la cage d’armatures dans le sens de l’effort de traction dans la file y : somme des largeurs des appareils d’appui dans le sens de l’effort de traction dans la file h : largeur de la tête du poteau

D - Dimensionnement des frettes de têtes de poteaux Les frettes disposées en tête d’un poteau doivent présenter une

section utile capable d’équilibrer la somme Fh+Fv sous une contrainte limitée à celle adoptée pour les aciers de béton armé dans le cadre de la fissuration préjudiciable au sens des Règles BAEL 91.

(N poteaux) L

H

d

h

Zi Brin i utile si Zi < d

Sens de l’effort de traction dans la file

Broche

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Les frettes sont considérées comme utiles si la distance du brin considéré à l’axe de la broche n’excède pas la distance de la broche au retour du brin perpendiculaire au sens de l’effort (voir dessin ci-dessous). De plus, ce brin doit être complètement ancré par un façonnage en cadre horizontal, en étrier ou en épingle permettant une mise en charge complète du brin sur la totalité de la longueur droite de l’armature dans le sens de l’effort à cheminer. L’ensemble des aciers de frettage de tête de poteau doivent être disposés dans une hauteur n’excédant pas 1,5.d dans le cas des poteaux brochés.

2.34 Vérification à effectuer dans les poutres brochées soumises à des efforts latéraux horizontaux (vent, séisme)

Les effets du vent et du séisme rendent indispensable la vérification des section d’extrémités des poutres brochées soumises à une sollicitation de flexion-torsion du fait même qu’elles sont : - fixées aux poteaux à leur sous face - chargées par des forces horizontales appliquées à un niveau différent de leur sous face. Les vérifications à apporter distinguent les poutres avec blochets des poutres sans blochet. Pour les poutres avec blochets, deux vérifications s’imposent :

- la vérification en flexion composée au niveau de l’appareil d’appui - la vérification de torsion en zone courante de la poutre.

Pour les poutres sans blochets, il y a lieu de rajouter une vérification complémentaire : la flexion composée de la section horizontale de l’âme au droit de l’about de la poutre.

Conditions à appliquer pour ces trois vérifications • Vérification de flexion composée au niveau de l’appareil

d’appui Cette vérification est à mener comme une vérification de flexion composée en prenant pour limite d’élasticité fictive de l’appareil d’appui 5 MPa dans le cas d’appareil en élastomère non fretté et 12 MPa dans le cas d’appareil en élastomère fretté. Les vérifications sont à mener à l’état limite ultime de résistance sous combinaisons fondamentales et accidentelles sismiques. En outre, il doit être vérifié que sous actions de service (vent normal), les contraintes sur l’appareil d’appui restent positives (compression) en tout point de sa surface.

• Vérification de flexion composée au niveau de la naissance de l’âme de la poutre

Cette vérification considère une section horizontale d’âme limitée par une diffusion à 30° des efforts à l’appui. Elle est réalisée par le calcul de béton armé qui envisage comme armature tendue, le brin situé coté tendu des armatures d’effort tranchant situées dans cette zone. Les efforts appliqués sont, outre le moment de flexion de renversement (calculé sur la base de l’effort horizontal agissant multiplié par la distance verticale entre son point d’application et le niveau de la section à vérifier), l’effort normal de compression amené par la bielle d’about projeté verticalement sur la section considérée et donc pris égal à l’effort tranchant.

Les vérifications sont à mener uniquement à l’état limite ultime de résistance sous combinaisons fondamentales et accidentelles sismiques.

• Vérification de torsion en zone courante de la poutre Ces vérifications sont menées conformément aux Règles BAEL 91, uniquement dans la zone d’établissement de la précontrainte. Elles sont superflues en zone courante de la poutre.

2.35 Contraintes dans les broches Les broches sont destinées à travailler en goujon. Elles peuvent également être amenées à travailler en compression dans le cadre de charges apportées postérieurement à leur scellement dans les fourreaux des poutres qu’elles assujettissent. De plus, sous les effets de flexion latérale (vent ou séisme donnant lieu à un moment de basculement des poutres), elles peuvent travailler en traction et compression. Enfin, dans le cas de dispositions de broches jumelées, conférant une raideur horizontale en flexion (cas des pannes en double Té, par exemple), les points d’attache des pannes aux poutres subissent des effets de cisaillement sous l’effet du moment de flexion horizontal à l’appui. Pour tous ces modes de sollicitation, leur contrainte de calcul σ est prise égale à fe/1,5 pour les combinaisons de service, fe/1,15 pour les combinaisons fondamentales d’état limite ultime et fe pour les combinaisons accidentelles. Les contraintes agissantes de cisaillement pur (effet de goujon) sont à cumuler aux contraintes de traction ou de compression conformément au modèle suivant :

(3G+N)/A < σ avec : G : effort agissant de cisaillement de la broche N : effort normal dans la broche (positif si traction) A : section de la broche Dans tous les cas, le diamètre de la broche ne doit pas être inférieure à 14 mm.

2.36 Vérification des ailes des têtes des poutres en I sous charges localisées

La vérification de l’appui des abouts de pannes sur les semelles supérieures des poutres en I doit être effectuée à partir d’un calcul de

béton armé du type « console courte » prenant en compte un nu d’appui de la console situé dans le plan du nu de l’âme de la poutre. La largeur de la section considérée est prise égale à la somme de la largeur de la panne et deux fois le débord « c » de l’aile de la poutre. Seuls les aciers situés au droit de cette largeur peuvent être considérés dans l’étude de la flexion locale. Dans le cas de pannes de toiture, il est admis de vérifier la résistance de l’aile de la poutre porteuse, lorsque l’absence d’armatures ne permet pas la vérification précédente, en limitant la contrainte de

30° Section de

calcul de

l’âme

Panne

Z

Panne largeur b

c Section de vérification de la console : largeur : b+2c hauteur : h

h

Plan à considérer

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traction développée dans la section de vérification à ftj /4, sous sollicitations de service.

2.37 Cas des bâtiments multi-étagés : planchers TT sur poutres articulées.

La pose des éléments TT sur les poutres se fait par l’intermédiaire d’un appui néoprène. La profondeur d’appui de ces éléments sur les poutres doit être au minimum de 16 cm. La surface des dalles préfabriquées doit être rendue rugueuse. Ces éléments TT sont disposés jointifs et recoivent une table rapportée armée d’une ou de deux nappes de treillis soudé dont la section dans chaque direction ne doit pas être inférieure à 1 cm²/ml. L’épaisseur de cette table, fonction des charges supportées, est au minimum de 6 cm et peut aller jusqu’à 20 cm. Au droit des poteaux, des renforts doivent être prévus afin d’assurer la transmission des efforts horizontaux dûs au fonctionnement en diaphragme du plancher. Vis-à-vis de la flexion transversale sous charges verticales, il est tenu compte de la continuité de la table rapportée dans le sens perpendiculaire à celui des nervures TT. La partie préfabriquée de la dalle est ignorée, seule l’épaisseur de la table rapportée est prise en compte dans les calculs. Vis-à-vis de la flexion longitudinale, l’appui des planchers TT sur les poutres étant considéré articulé, il en résulte que dans le cas de revêtements fragiles, des dispositions particulières doivent être prises vis-à-vis de la fissuration au niveau des appuis. De même, les poutres associées au plancher sont considérées simplement appuyées vis-à-vis des charges verticales. En conséquence, les rotations d’appuis occasionneront des fissurations d’appuis qui, dans le cas de revêtements fragiles, devront faire l’objet de dispositions particulières (mise en place de joints ou autre). Concernant les armatures de couture disposées en attente le long des nervures et destinées à être ancrées dans la table de compression rapportée, la longueur minimale d’ancrage dans la partie rapportée doit respecter les prescriptions du CPT « Planchers », Titre I, article 107.21. Il en résulte que le choix de l’épaisseur de la table rapportée peut dans certains cas être gouverné par cette condition d’ancrage minimal.

2.38 Prescriptions de conception parasismique Les éléments intervenant, dans le cheminement des efforts, indispensables à la stabilité en situation accidentelle sismique doivent être justifiés vis-à-vis de leur rôle dans ce cheminement. Le modèle de référence utilisé pour l’estimation des efforts est établi conformément aux Règles PS 92 (DTU-NF P 06-013).

A - Poutres de plancher En ce qui concerne les poutres de plancher préfabriquées précontraintes associées à une dalle coulée en place, les dispositions des Règles PS 92 s’appliquent sans modification. Le coefficient multiplicateur d’ajustement prévu à l’article 11.6.3 de ces règles est pris égal à 1 si les poutres sont justifiées en classe III. Ce coefficient est ramené à 2/3 lorsque les planchers sont calculés en classe I ou II au sens de l’article 6.1,2 des Règles BPEL 91.

B - Ossatures Lorsque le contreventement est assuré par des poteaux encastrés en pied et articulés en tête, l’article 5.3.2 des Règles P.S.92 est à utiliser en majorant de 50% les déplacements différentiels auquel il conduit. • Sauf justification particulière basée sur la vérification de compatibilité

des déformations, le coefficient q à appliquer aux ossatures est défini par le tableau suivant :

Présence d’une mezzanine Oui Non Valeur du coefficient q 2.4 3

• Pour ce qui concerne les bâtiments multi-étagés, en l’absence de justifications particulières, le coefficient q est pris égal à 3.

• Dans le cas où le contreventement est assuré par un autre moyen que l’encastrement des poteaux en pied, le coefficient q est déterminé par un calcul basé sur la vérification de compatibilité des déformations au sens des Règles PS92.

C - Dispositions constructives complémentaires Indépendamment du dimensionnement des aciers tel qu’issu du calcul sismique d’ensemble de la construction et du cheminement des efforts qui en résulte, des dispositions constructives complémentaires visant des effets locaux de l’action sismique sont à observer: Flexion au droit des liaisons pour les toitures de bâtiments industriels

Les éléments de toiture des bâtiments industriels, sollicitées en flexion déviée sous les effets de l’action sismique, doivent présenter au droit de leurs assemblages des dispositions susceptibles de prévenir toute forme de rupture fragile liée à une flexion déviée. Cette action sismique résulte de l’application des Règles PS 92 et peut , à défaut de calculs spécifiques plus précis, être traduite par une action horizontale prise égale à FAh = 2 aN M avec: Fah : action sismique sollicitant l’élément latéralement à l’horizontale, uniformément répartie sur sa portée et disposée au centre de gravité des masses considérées. aN : accélération nominale du site (voir article 3.3 des Règles PS 92) M : masse considérée. Fonction buton-tirant, à prendre en compte dans tous les cas. L’effort normal sollicitant un élément donné du fait de ses liaisons avec le reste de la structure est donné par le calcul dynamique d’ensemble de la construction et les déplacements différentiels imposés. Il résulte du cheminement des efforts de contreventement d’ensemble de la construction. Les aciers de liaison correspondants viennent en sus de ceux calculés au titre de la flexion déviée ci-dessus décrite. L’ensemble des organes assurant le cheminement de cet effort au niveau des liaisons considérées comme des articulations ( aciers de liaison élément- broches, aciers d’extrémités des poutres brochées assurant l’accrochage des broches, aciers de frettage des têtes de poteaux) doit être dimensionné sur la base d’un effort à transmettre majoré conventionnellement de 50%. Une valeur minimale Fmin est retenue pour le dimensionnement des organes de liaison en cause. Cette valeur Fmin est prise égale à la force Fah définie au paragraphe ci-dessus pour les produits de hauteur excédant 15 cm et à la force 2 Fah pour les autres.

2.39 Conditions de fabrication. Elles sont soumises aux exigences de la qualification associée aux produits.

2.310 Conditions de mise en oeuvre Elles sont conformes à celles indiquées dans la description ; l’ensemble des vérifications de stabilité en phases provisoires doit être effectué, y compris les vérifications imposées par les organismes de sécurité compétents. En particulier, les broches ne doivent jamais être supprimées ni pliées, lorsqu’elles sont exigées. Pour les montages sans brochage (bâtiments multi-étagés), des dispositions de visualisation des longueurs minimales d’appuis doivent être prises (marquage à la peinture en sous-face, par exemple).

Conclusions Appréciation globale A condition que la fabrication soit assujettie à une procédure de qualification suivie par le CSTB, l'utilisation des éIéments de structure CEMENTAL dans le domaine d'emploi accepté est appréciée favorablement.

Validité Trois ans, jusqu'au 31 octobre 2008

Pour le Groupe Spécialisé n° 3

Le Président

J.- P. BRIN

Annulé le : 16/03/2010

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3 REMARQUES COMPLÉMENTAIRES DU GROUPE SPÉCIALISÉ

Un facteur essentiel du comportement des structures CEMENTAL étant les liaisons poteaux-poutres, le présent Avis examine le type de liaison utilisé dans le procédé : la liaison brochée. Pour les éléments liaisonnés de la sorte, l’Avis développe les points suivants : • le ferraillage assurant l’intégrité des têtes de poteaux, notamment

par la prise en compte des variations dimensionnelles des files de poutres supportées;

• la stabilité transversale des éléments du fait de leur mode de liaison. En outre, il est examiné dans l’Avis les principes et dispositions à adopter en zone sismique, sur la base des nouvelles Règles PS92. A ce titre, pour les bâtiments multi-étagés, le Groupe a considéré que la mise en place d’un brochage était incompatible avec la fonction diaphragme assurée par la table rapportée des planchers à cause des bridages inévitables auquel il conduirait. La raideur horizontale serait donc assurée par le seul épaulement des planchers aux poteaux. Par ailleurs, du fait que seule une petite partie de la production CEMENTAL est destinée au marché français, le Groupe a accepté de substituer à la procédure habituelle de certification CSTBât, une procédure de qualification de produits visant à s’assurer d’une part de la qualité des contrôles effectués en permanence en cours de fabrication, d’autre part de la qualité des produits destinés aux chantiers français. Enfin, le Groupe Spécialisé n°3 tient à attirer l’attention sur la nécessité qu’il y a à effectuer des justifications particulières, tant en statique que sous séisme, des pannes Y, du fait de leur géométrie particulière (poussées au vide ascendantes, risque de flambement local de la table, flux de cisaillement du fait de l’inversion de courbure, etc.)

Le Rapporteur du Groupe Spécialisé n°3

M. CHENAF

Annulé le : 16/03/2010

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Dossier Technique établi par le demandeur

A. Description 1. Principe et domaine d’emploi proposé Les éléments de Structure CEMENTAL sont destinés à la réalisation d’ossature d’ouvrages par assemblage des éléments entre eux, à d’autres éléments préfabriqués (horizontaux ou verticaux) ou encore à des parties coulées en place. Ils constituent ainsi tout ou partie de la structure résistante. Ces éléments sont : • des éléments de fondation : plots et fûts préfabriqués. • des éléments linéaires verticaux : - poteaux hauteur d’étage ou multi-niveaux ; - potelets de bardage...;

• des éléments linéaires horizontaux : - poutres principales; - poutres secondaires ; - pannes.

Le domaine d'emploi visé couvre l'ensemble des utilisations de bâtiments (habitation, scolaire, hospitalier, parcs de stationnement, commercial, entrepôts....), que l’on peut classer en deux grandes catégories : • les structures de type « industriel » comportant un niveau avec

éventuellement une mezzanine en plancher intermédiaire pour lesquelles : - Les trames sont sensiblement rectangulaires ; - Les poutres porteuses en béton armé (non précontraint) ont des

portées allant de 8 à 16 m, les portées courantes allant de 10 à 15 m.

- Les poutres porteuses en béton précontraint ont des portées allant de 15 à 35 m, les longueurs courantes étant comprises entre 15 et 30 m.

- Les pannes ont des longueurs de 6,00 à 25,00 mètres, les longueurs courantes étant comprises entre 6,00 et 16,00 mètres. Les pannes sont assemblées aux poutres ou aux poteaux par brochage.

- Les poteaux en béton armé ont des hauteurs pouvant atteindre 22,00 mètres, les dimensions courantes allant de 5,00 à 15,00 mètres. Des corbeaux ou des dispositifs particuliers permettent de reprendre des planchers situés à des niveaux intermédiaires.

• les structures de type multi-étagé pour lesquelles : - Les planchers sont réalisés par divers éléments préfabriqués

recevant une table de compression rapportée. - Les poutres sont posées sur les poteaux par l’intermédiaire d’un

appui néoprène, sans brochage. - Les poteaux, en béton armé, ont dans le cas général la hauteur

du bâtiment. Des corbeaux permettent alors de reprendre les planchers intermédiaires. Pour des raisons de facilité de transport et de manutention, les poteaux peuvent avoir la hauteur d’un étage. Dans ce cas, les liaisons entre poteaux peuvent être assurées par divers moyens (voir croquis annexés).

Moyennant des dispositions adéquates, ces ossatures peuvent être utilisées en zone sismique.

2. Identification des composants Les composants sont munis d’une étiquette permettant d’identifier l’usine productrice, le chantier et la date de production, ainsi qu’un numéro repère correspondant au plan de pose.

3. Caractéristiques des matériaux

3.1 Armatures Armatures de précontrainte Armatures homologuées ou bénéficiant d'une autorisation de fourniture par l’A.S.Q.P.E.

Armatures passives Armatures complémentaires de flexion : - armatures de type Fe E 235, Fe E 400, Fe E 500 , treillis soudés;

Armatures d'effort tranchant : - armatures de type Fe E 400, Fe E 500 ;

Armatures pour boucles de levage : - armatures de type Fe E 235 ; - armatures de type Fe E 400 ou Fe E 500 en renfort des dispositifs

de manutention particuliers. Chacune de ces armatures est conforme à la norme correspondante.

3.2 Béton Béton des éléments précontraints

Résistance à la détension : Résistance minimale 30 MPa mesurée sur cubes 15 x 15 cm, soit environ une résistance de 25 MPa sur cylindre normalisé. Résistance caractéristique à 28 jours : 30 à 60 MPa.

Béton des éléments en béton armé

Résistance au démoulage : Résistance minimale 18 MPa mesurée sur cubes 15 x 15 cm, soit sensiblement une résistance de 15 MPa sur cylindre normalisé. Des résistances supérieures peuvent être nécessaires en fonction des conditions de levage. Résistance caractéristique à 28 jours : supérieure ou égale à 25 MPa.

Béton coulé en place (tables rapportées des planchers pour bâtiments multi-étagés) Résistance caractéristique à 28 jours supérieure ou égale à 20 MPa, sauf en zone sismique où elle doit être supérieure ou égale à 25 MPa.

3.3 Inserts Dispositifs de levage - Armatures façonnées. - Inserts spécifiques (ancres de levage, par exemple). Ces

dispositifs sont employés suivant le cahier des charges du fournisseur.

Autres inserts - Tubes P.V.C, - fourreaux métalliques, - tiges filetées, - rails d’ancrage, - profils métalliques, - boîtes pour armatures à déplier sur chantier (Stabox ou similaire), - cornières métalliques, - platines, - polystyrène expansé.

4. Description des éléments constitutifs

4.1 Plots de fondation Ce sont des éléments composés d’une semelle surmontée d’un fût solidaire de celle-ci, destiné à former des encuvements pour pieds de poteaux. Le réglage en altimétrie du poteau est effectué par un calage

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ou avec du béton coulé sur place. Ces plots sont posés sur un massif de béton de propreté.

4.2 Fûts préfabriqués Le fût préfabriqué est liaisonné au massif de fondation coulé en place par l’intermédiaire d’armatures en attente. Le principe de liaison au poteau est identique à celui du plot.

4.3 Poteaux Les éléments ont généralement une section rectangulaire, mais peuvent être également en H, en U, en L, en T, etc. Ils comportent des dispositifs de reprise d’éléments horizontaux, tels que des corbeaux en béton, ou encore des inserts (ponctuels ou filants), destinés à la fixation des éléments de bardage.

4.4 Potelets Leur section transversale est rectangulaire ou en I. Ils servent à reprendre les efforts horizontaux du vent s’appliquant sur le bardage qu’ils supportent.

4.5 Poutres Éléments linéaires de section rectangulaire, trapézoïdale, en I , en T, en T renversés, en H, en L et en V. Les sections peuvent être variables sur la longueur de l’élément. Les armatures transversales sont constituées par des cadres fermés ou des cadres ouverts en partie supérieure. Dans le cas de cadres ouverts, la fermeture est réalisée soit par l’ajout d’un U de recouvrement, soit par les armatures des planchers associés.

4.6 Pannes Petites poutres de section rectangulaire, trapézoïdale, en I, en T, double T, U, double U, ... Ces éléments sont des éléments secondaires porteurs de la couverture. Dans le cas de couverture nécessitant une fixation mécanique (vis autoforeuses, clous, rivets...), les pannes comportent des inserts filants en partie supérieure permettant des dispositions de couverture conformes aux prescriptions du DTU 43.3.

5. Fabrication et assurance qualité

5.1 Plots de fondation et fûts préfabriqués Ces éléments sont coulés dans des moules métalliques spécifiques, après incorporation et calage des cages d’armatures de béton armé. Le béton est vibré par des vibrateurs externes pneumatiques ou électriques.

5.2 Poteaux et potelets Les éléments sont fabriqués dans des moules généralement métalliques permettant d’obtenir la géométrie désirée. Les cages d’armatures sont préalablement calées et les inserts disposés dans le moule avant le bétonnage. Dans le cas où le poteau comporte des corbeaux, ceux-ci peuvent être réalisés lors du coulage (corbeau sur une seule face), ou après décoffrage de l’élément. La vibration du béton est réalisée à l’aide de vibrateurs externes. Le durcissement est obtenu par séchage naturel, ou par traitement thermique selon les cadences de production. Lorsque la résistance spécifiée est atteinte, les produits sont évacués sur le parc de stockage.

5.3 Poutres et pannes Les poutres sont coulées dans des moules métalliques équipés pour permettre une vibration externe et un traitement thermique du béton. La longueur des moules est de l’ordre de 100 mètres. Les ferraillages transversaux sont réalisés à partir de cadres fermés ou de cadres ouverts en partie supérieure. Cette deuxième disposition permet de disposer les armatures de précontrainte dans le banc après mise en place des armatures transversales. Les extrémités des poutres sont coffrées à l’aide de peignes métalliques. La force de précontrainte appliquée aux armatures actives est plafonnée à la valeur de Min {0,80 Frg ; 0,90 Fpeg}, conformément aux Règles BPEL91. Après mise en tension de ces armatures, les armatures transversales sont positionnées et ligaturées aux emplacements prévus sur les fiches de fabrication.

Les armatures longitudinales complémentaires, les U de fermeture éventuelles et les inserts sont mis en place avant coulage. Des éprouvettes sont confectionnées à partir du béton prélevé en cours de coulage. Elles permettent le contrôle du signal de détension et de la résistance à 28 jours. La surface de reprise des poutres avec cadres en attente est scarifiée en zone centrale pour créer des indentations. Le béton est généralement traité thermiquement après une phase de préprise. Les éprouvettes subissent le même traitement thermique que le produit. Le relâchement des armatures intervient lorsque la résistance spécifiée pour le banc est obtenue sur les éprouvettes. La détension est progressive. Les produits sont ensuite évacués sur le parc de stockage. En abouts de poutres, les extrémités des aciers sont protégés de la corrosion à l’aide d’un produit spécifique.

5.4 Contrôle de la fabrication La fabrication des éléments fait l’objet d’un autocontrôle systématique. Les procédures sont certifiées ISO 9001. Les contrôles avant fabrication portent sur les matières premières (armatures de précontrainte, armatures passives, granulats, ciments, adjuvants) et sur le bon fonctionnement des installations de dosage. Les contrôles en cours de fabrication permettent la vérification : - avant coulage de la conformité de la position des armatures de

précontrainte, des gaînages et des armatures passives avec la fiche de fabrication ;

- de la tension des armatures actives ; - de l’efficacité de la vibration ; - du traitement thermique ; - de la qualité du béton (contrôle avant relâchement des armatures

et contrôle des résistances caractéristiques à 28 jours) ; Les contrôles sur produits finis sont réalisés par sondage pour : - les contrôles d’aspect ; - les contrôles dimensionnels.

6 Manutention et stockage des éléments préfabriqués Les éléments sont stockés sur une aire plane et horizontale. Les poteaux sont posés sur des chevrons. En cas d’empilage, les chevrons respectent un alignement vertical correct de sorte qu’il n’y ait aucun report de charge des éléments supérieurs vers les pièces basses. Les poutres précontraintes sont stockées sur des cales placées à proximité des extrémités ou en correspendance des ancres de levage.

7. MISE EN ŒUVRE La mise en œuvre est assurée par CEMENTAL ou ses sous-traitants, à partir des plans de pose et détails de mise en oeuvre fournis par le préfabricant. Les principes courants à adopter sont définis de la manière suivante :

7.1 Plots de fondation Ces éléments sont disposés sur le béton support, puis réglés en altimétrie et orientation dans leur position définitive. Les prescriptions relatives à l’implantation et à la tolérance d’exécution du support sont précisées dans le cahier des charges remis au poseur.

7.2 Fûts préfabriqués Le fût préfabriqué est mis en place avant coulage de la fondation. Il comporte les armatures de liaison à la semelle. Le ferraillage de celle-ci doit être conçu en respect du fonctionnement résultant de cette disposition.

7.3 Poteaux La chronologie de montage diffère en fonction du mode de liaison poteau-fondation. Sont décrites ici les dispositions les plus courantes sans que la liste soit limitative des possibilités du procédé.

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7.31 Encastrement par encuvement Un insert de réglage est disposé en fond de l’encuvement. Le poteau est ensuite descendu dans la réservation, centré sur l’insert et calé provisoirement à l’aide de cales en coin. La verticalité et le positionnement du poteau étant obtenus, le vide entre le poteau et le fût est rempli à l’aide d’un béton de mortier à retrait compensé.

7.32 Encastrement par brochage Le produit de scellement,constitué de mortier à retrait compensé, vient remplir les réservations en attente ainsi que le vide de calage. Le poteau est alors mis en place, les armatures en attente venant se loger dans le mortier frais. Le réglage de verticalité est rapidement effectué à l’aide des étais avant le durcissement du mortier.

7.33 Encastrement par tige filetées La fixation du poteau se fait à l’aide d’une platine en pied boulonnée ou soudée à la fondation. Cette disposition est d’utilisation peu fréquente.

7.4 Potelets Le mode de mise en œuvre des potelets est identique à celui des poteaux. Pour la fixation en tête, la liaison mécanique avec les poutres ne doit pas gêner la déformation de ces dernières.

7.5 Poutres Les liaisons poutres-poteaux se font dans tous les cas par l’intermédiaire d’appuis néoprène, frettés ou non, munis ou non de plaques de glissement (teflon). Le type d’appuis doit être compatible avec les charges supportées et les rotations d’extrémités qui en découlent. Lorsque des broches sont prévues (cas des bâtiment du type industriel), la poutre est déposée sur ses appuis, les broches incorporées aux supports viennent se loger dans les réservations d’abouts de poutre. On remplit ensuite cette réservation à l’aide d’un mortier à retrait compensé dans le cas d’un appui fixe, ou d’un produit élastique dans le cas d’un appui mobile.

7.6 Pannes 7.61 Attache par patte métallique Le montage se fait par boulonnage de la patte métallique à la panne, et de la patte métallique au support auquel on a préalablement intégré un rail à cet effet.

7.62 Pannes avec becquet d’appui La liaison de la panne à la poutre est assurée par une barre fonctionnant en goujon, enserrée par des écrous avec rondelles.

7.63 Pannes en Y (type Concorde) La liaison se fait par brochage au support auquel la broche aura été prélablement incorporée à la fabrication.

7.7 Bardages La stabilité du bâtiment doit être assurée dans toutes les phases de la construction. Ainsi, le bardage ne peut être mis en place que lorsque le contreventement est totalement exécuté.

8. Règles de conception et de calcul Le dimensionnement des éléments est réalisé conformément aux Règles BAEL 91 et aux Règles BPEL 91, avec leurs additifs respectifs datant de 1999, sans dérogation aucune. En particulier, à l’ELU, les coefficients de sécurité sur les matériaux sont pris égaux à 1,5 pour le béton et à 1,15 pour les armatures.

8.1 Conception d’ensemble Le principe de contreventement résulte du mode de stabilité choisi et est décrit au paragraphe 9 ci-dessous. Les effets des déformations différées et les sollicitations associées (retrait, fluage, température) font l’objet d’une justification des distances entre joints de dilatation en fonction des limites imposées par l’assurance de bon comportement des éléments non structuraux associés. Lorsque la stabilité dépend exclusivement des éléments préfabriqués, les calculs de stabilité sont généralement réalisés par le fabricant. Dans les autres cas, les vérifications sont assurées par le bureau d’études de l’entreprise qui communique alors les éléments nécessaires au dimensionnement des composants.

8.2 Plots de fondation et fûts préfabriqués Les dimensions de l’encuvement sont telles que celui-ci présente une ouverture en tête supérieure ou égale à (d+150) mm et une dimension en fond supérieure ou égale à (d+100) mm. Dans ces expressions, d représente la dimension transversale du poteau. Le mode de dimensionnement est décrit à l’article 5.4.10 de l’ENV 1992-1-3. On distingue le cas des encuvements à joints à parois lisses et les encuvements à joints à parois nervurées. La profondeur de pénétration du poteau est fonction des efforts à recouvrir ou à ancrer. Dans le cas d’utilisation en zone sismique, les longueurs d’ancrage nécessaires à l’équilibrage de ces efforts sont majorées de 30 % par rapport à celles issues du calcul en situation normale.

8.3 Poteaux Les poteaux sont vérifiés suivant les indications des Règles BAEL 91. Le scellement des aciers dans la fondation est estimé à partir des caractéristiques du produit de scellement (mortier à retrait compensé), précisées dans le cahier des charges du fabricant. A l’interface produit de scellement /béton de fondation ou à l’interface produit de scellement /tube métallique, la contrainte d’adhérence est évaluée à partir de la formule donnée à l’article A.6.1.2 des Règles BAEL 91. Dans les zones sismiques, les longueurs de scellement des armatures sont majorées de 30 % par rapport à celles requises en situation non sismique.

8.4 Poutres et pannes Ces éléments sont vérifiés suivant les indications des Règles BAEL 91 ou BPEL 91. La section résistante des éléments peut être : • la section préfabriquée seule (pannes, poutres de charpente,

longrines..) ; • la section composite : - section préfabriquée, - table de compression constituée par les diverses techniques de

planchers pour lesquels leur participation est précisée dans les documents définissant leurs conditions d’emploi.

8.5 Dispositions générales à l’ensemble des éléments précontraints

Des armatures de peau sont prévues, conformément à l’article 6.1,31 des Règles BPEL 91. Le calcul des pertes d’origine thermique est mené avec λ = 0,1. Les notes de calcul des composants sont fournies au client, sur demande.

9. Contreventement des bâtiments

9.1 Bâtiments de type « industriel » Pour le contreventement vertical, les schémas de stabilité pris en compte peuvent être choisis parmi les modèles suivants : • encastrement des poteaux en pied, liaison poteau-poutre rotulée ; • rotule en tête et pied de poteau, la stabilité étant assurée par des

éléments annexes en béton (voiles, autres poteaux, etc...) ; • rotule en tête et en pied avec croix de Saint-André dans le plan

vertical. Dans ce schéma, et vis-à-vis du séisme, la structure peut être considérée à comportement dissipatif, au sens du chapitre 13 des Règles PS 92.

Le contreventement horizontal peut être assuré par l’un des moyens suivants: • le seul élément supportant l'effet du vent; • l'équilibre en déformation de l'ensemble de la poutraison : poutres

porteuses liaisonnées par les pannes ; • un dispositif tel que croix de Saint-André, les éléments de structure

formant alors butons et tirants.

9.2 Bâtiments multi-étagés La présence habituelle d'éléments de contreventement de type panneaux (voiles en particulier) associée au fonctionnement en diaphragme des planchers permet d'assurer la stabilité du bâtiment. Le contreventement en plan est assuré par la table de compression du plancher à chaque niveau (fonctionnement en diaphragme).

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10. Exploitation du procédé L’Avis Technique relatif aux éléments de structure CEMENTAL est exploité par la Société CEMENTAL située Via Orianasso 1 IT – 12040 GENOLA, en Italie. La conception des structures est assurée par le Bureau d’Etudes CEMENTAL, assisté au besoin par un Ingénieur-Conseil.

B Références Le procédé est mis en œuvre depuis 1970.

Pour la catégorie bâtiments de type « industriel », la surface totale couverte durant cette période dépasse 10 millions de mètres carrés. Les poutres mises en œuvre dans les bâtiments de type multi-étagé représentent pour la même période un linéaire voisin de 2 millions de mètres. Depuis la formulation du premier Avis, deux chantiers ont été exécutés en France, et ont été soumis à la qualification CSTB.

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COUPE SUR APPUI

Corbeau d’appui

Appui en néoprène

Dalle de compression (rapportée)

Poutre

Elément TT

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Brochage de la panne au support auquel la broche aura été prélablement incorporée.

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