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COUVERTURE METALLIQUE AUTOPORTANTE

Les couvertures métalliques autoportantes TOPECAL représentent un système tout à fait nouveau dans le groupe des couvertures traditionnelles existantes.

La couverture fonctionne comme une écaille métallique de configuration très complexe en ayant simultanément des fonctions structurelles et aussi de revêtement.

D'après les caractéristiques du matériel qui les compose et par leur forme géométrique, on arrive à une capacité résistante très élevée ce qui permet de réaliser de grandes portées sans interposition d'aucun élément d'appui résistant.

1. Structure

La couverture autoportante est structurellement constitué par tuiles d’acier avec une épaisseur qui peut varier entre 0,8 et 1,50 mm, soient galvanisées ou pré-laquées et ayant la protection anticorrosion comme indiqué sur le catalogue commercial de la société productrice.

Les couvertures sont constituées par la juxtaposition de tôles, avec superposition latérale et leur interliaison se faisant à l’aide de vis dotées d’anneaux d’acier et d’anneaux étanchés en PVC.

Les tôles sont fixées aux structures d’appui, à l’aide d’appareils d’appui (“chevalets d’appui”) en acier, ayant une forme adaptée à la géométrie de la tôle ; en général, un de ces appuis est fixe et l’autre mobile, de façon à constituer une structure isostatique

L’option pour une structure isostatique permet de dispenser la vérification aux effets de variations uniformes de température, exception fait au calcul du déplacement de l’appui mobile.

La fixation des tôles aux appuis se fait à l’aide de plusieurs paires de boulons vissés, formés d’un anneau d’acier et d’un anneau étanché en PVC.

En ce qui concerne les couvertures en arc, ayant une courbure de la tôle enformée variable, la structure ci-dessus décrite est complétée à l’aide d’ensembles de tirants et de contreventements.

Les tirants sont destinés à absorber les impulsions horizontales sur les appuis dues à la courbure de la structure et sont en acier de haute résistance.


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Ils sont disposés régulièrement et, en principe, appliqués de 4 en 4 plaques, c’est-à-dire de 2.64 m en 2.64 m, cet espacement pouvant cependant varier, en fonction des divers paramètres structuraux principalement en rapport avec l’intensité du vent, avec le rayon de la courbure des plaques et avec le diamètre des propres câbles qui forment le tirant.

Les contreventements constituent un système de réserve de sécurité, étant destinés à transmettre directement aux structures d’appui de la couverture, des efforts excessifs dus à l’action du vent. Les contreventements ne sont pas considérés, cependant, dans le but de l’analyse et du dimensionnement des structures de couvertures. Ils sont placés, en général de 8 en 8 plaques.

2. Actions considérées

Les actions prévues dans cet étude sont les actions que le CNERIB (régulamentation Algérienne) impose en concernant la localisation du bâtiment et sa utilisation. Il est considéré que la couverture n’aura pas aucune fonction spécial en ce qui concerne des charges extraordinaires.

Dans ce cas, il doit être nécessaire la vérification des déplacements horizontales et verticales qui la structure peut avoir et qui sont indiqués dans les résultats du calcul automatique présenté pour chaque couverture.

E n a c c o r d a v e c l e C N E R I B i l est considéré que la pression dynamique du vent pour cette structure est 0,9 KN/m2, une fois que la couverture est placé a moins de 10 m du sol, si la c o u v e r t u r e s e t r o u v e à p l u s d e 1 0 m d u s o l i lf a u d r a t e n i r c o m p t e e t s u i v r e l e t a b l e a u correspondant.

Par consequence les actions considerés sont:

Poids de la tôle Surcharge sur la couverture Pression du vent

Les valeurs en ensemble des coeficients de pression ont ete considerés en fonction de la direction du vent sur la couverture:


Action du vent – coefficients de pression considérés δp = δpe + δpi

Cas nº 1 – (-0,9/-0,8/-0,9) - Bâtiment fermé, avec les façades avec une perméabilité pareil

Cas nº 2 – (-0,8+(-0,2)=-1,0) - Bâtiment fermé, avec les façades opposées avec une perméabilité pareil

Cas nº 3 – (-1,1/-1,0) - Bâtiment ouvert, couverture isolée – tous les façades ouvertes

Il est considéré l’effet du « pre-effort » appliqué au tirant, lequel est égal a la force appliquée a l’appui mobile qui donne un déplacement horizontal égal a ce qui est causé par l’action ensemble du poids propre et du vent, quand le vent fait la maximale pression négatif (succion) sur la couverture. Cette valeur est présentée dans la feuille de calcul donné pour chaque bâtimnet, une fois que c’est spécifique de la solution structurel elle-même.

3. Combinaison d’actions

Les combinaisons d’actions sont faites en accord avec le CNERIB, en appliquant les coefficients de majoration prévues dans ce règlement.

Pour la détermination du « pre-effort » on considère:

Charge permanent + vent (sans majoré aucune)

Pour la vérification de sécurité en relation a l’état dernier limite de rupture (défini pour la tension de calcul de l’acier de tôle égal a 235 N/mm2 et de 1.200 KN/mm2 pour l’acier des tirants), on considère les suivantes combinaisons:

1,5 charge permanent + 1,5 surcharge + 1,1 « pre-effort » 1,0 charge permanent + 1,5 vent + 1,1 « pre-effort »

4. Analyse structurel et dimensionement.

L’analyse structurelle a été faite sur le module de l’arche a tirant (structure plat), avec un programme de calcul automatique sur ordinateur en utilisant le méthode des éléments finis.

L’arche est divisée en 10 barres, une fois que la précision obtenue est satisfaisante. Les caractéristiques des barres d’acier sont, ceux qui correspondent ont une tuile (les valeurs indiquées dans les tableaux ci-joints ont été retirées du document d’homologation nº 478) à l’exception de la barre 11 (qui définie le tirant). Dans ce cas, les caractéristiques de la barre sont ceux qui correspondent au câble qui est le tirant divisé par le numéro de tuiles (2) qui définie l’espace du tirant lui-même.




Avec cette analyse, on a les valeurs des déplacements de la structure, pour chaque action en séparé et des efforts (effort axial, effort transverse et moment flécher) pour chaque action en séparé et pour les combinaisons annoncées, lesquelles sont les plus défavorables pour le dimensionement.

5. Vérification de sécurité

Après l’analyse structural et avec les résultats ci-joints, on procède a la vérification de la sécurité de la structure et a la confirmation do dimensionement dans les suivantes conditions réglées par le R.E.A.E.

Tôle de couverture

σsd = (Nsd/A) + (Msd/ws) < σrd ou: Nsd: l’effort axial de calcul A: la surface de la tôle Msd: le moment flécher de calcul ws: le module de flexion de la tôle σrd = 235 N/mm2

Tirant

σsd,t = Nsd/At < σrd,t ou: At: la surface de la section du tirant σrd,t = 1.200 N/mm2

C’est aussi nécessaire vérifié la sécurité des visses de fixation de l’appui:

τsd,p = Vsd/Ap < τrd,p τsd,p = Nsd/Ap < τdr,p ou:

Vsd: l’effort transverse de calcul Nsd: l’effort axial de calcul Ap: la surface de la section util du vis τrd,p = 160 N/mm2

Il est possible de vérifier de façon systématique qui les dimensions adoptées pour ces visses sont toujours plus grandes que nécessaires.

De la même façon, l’étude de la fixation des appuis a la structure de soutien et dans ce cas, il est seulement important de considérer les valeurs nécessaires a ces vérifications retirées des résultats d’analyse.




Il est étudié aussi le déplacement des appuis mobiles (somme du déplacement de l’appui horizontal du a diffèrent actions combinés sans aucun coefficient de majoration).

Cette valeur est destinée a définir le trou de l’appui mobile, en tenant compte de la possibilité de mouvement que cet appui doit considérer.

6. Caractéristiques du produit

L'acier des tôles TP850 a les caractéristiques d'un acier Fe 360 :

Valeur de calcul de résistance à Traction ……………235 Mpa Module d'élasticité………………………………………2,1x 105 Mpa

7. Protection et finition

Dans les tuiles galvanisées la protection est garantie par la galvanisation à chaud avec une épaisseur minimum de 50 microns (350 grs/m2) dans chaque côté (Norme portugaise NPE 25 a 527/96 et Norme Française NF A 36-321 et NF à 36-322).

Dans les tuiles, laquées, la galvanisation correspond à une épaisseur minimum de 40 microns (275 grs/m2) dans chaque côté. Les compléments de protection et de finition sont assurés par pré-laquage en chaîne continue à base des résines thermoplastiques ou thermoendurcies.

La solution la plus utilisée correspondant à des épaisseurs de 25 et 10 microns pour les côtés extérieurs et intérieurs de la tuile, mais elles peuvent changer en fonction de besoins spécifiques de résistance à la corrosion et durabilité (NF a 34-301).

8. Description technique de la couverture

Couverture autoportante, Pré-laquée réalisés en tuile métallique autoportante, en tôle d’acier laminé à froid, galvanisée par immersion à chaud en double face, avec un complément de protection et finition assurée par pré-laquage en chaîne continue faite par des résines thermoplastiques ou thérmo-endurcies.

Compris chevalets d’appuis, tirants en câble d’acier, boulonnerie pour appuis et clôture en acier galvanisé.

La couverture et les accessoires de liaison respectent les normes suivantes:




Acier des tôles – NFEN 10147 Tenue a la corrosion de la tôle – P 34.301 Vis, écrous, etc – Classe B selon NFA 91-121 Rondelles – dureté de 55 a 65 DIDC selon NFP 85-301

AVANTAGES DU SYSTEME AUTOPORTANTE

a) Structure porteuse beaucoup plus légère

Une fois que le poids propre de la couverture varie entre 9 et 16 kg/m2, cettecouverture présentera une économie très importante au niveau la structure porteuse.

Les économies ainsi réalisées seront importantes.

La réduction du béton sur les massifs en fondation et de l’ordre de 20%.

b) Entretien

Comme il s'agit d'une tôle d'acier galvanisée et laquée, il n'est pas nécessaire deréaliser des travaux d'étanchéité ni de peinture.

Au niveau des couvertures autoportantes il n’est pas nécessaire de procédés à degros travaux d’entretien et de nettoyage.

c) Montage

Le montage de la couverture autoportante pourra se faire à un rythme très soutenu:2000 m2 par semaine, par équipe de pose.

Ces couvertures sont démontables et remontables á 100%.



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