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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction C 2 635 − 1 Constructions métalliques Halls en rez-de-chaussée par Louis FRUITET Ingénieur de l’École Centrale de Paris Ingénieur-Conseil en Construction Métallique Conseil à l’Ofﬁce Technique pour l’Utilisation de l’Acier (OTUA) ous examinons ici les différentes conditions d’établissement d’un projet, non dans sa généralité, mais eu égard à l’incidence de chacune dans le choix d’une ossature métallique, d’abord, puis des types de solutions parmi toutes celles, très nombreuses, qui utilisent l’acier. 1. Conditions d’établissement d’un projet............................................ C 2 635 - 2 1.1 Conditions liées à l’environnement du bâtiment...................................... — 2 1.2 Conditions liées à l’utilisation intérieure du bâtiment.............................. — 3 1.3 Entretien. Maintenance. Évolutivité ........................................................... — 4 2. Composants............................................................................................... — 4 2.1 Composants de toiture................................................................................ — 4 2.2 Porteurs et contreventements verticaux.................................................... — 6 2.3 Éléments de contreventement horizontal.................................................. — 8 2.4 Ossatures secondaires ................................................................................ — 8 2.5 Remarque..................................................................................................... — 9 3. Faibles portées dans les deux directions du plan........................... — 9 3.1 Simples parapluies...................................................................................... — 9 3.2 Structures supports d’équipements lourds............................................... — 10 3.3 Systèmes d’ossatures par éléments industrialisés................................... — 10 4. Grandes portées dans une direction du plan................................... — 11 4.1 Simples parapluies...................................................................................... — 11 4.2 Structures supports d’équipements lourds. Banalisation........................ — 12 5. Grandes portées dans les deux directions du plan ........................ — 12 5.1 Simples parapluies...................................................................................... — 12 5.2 Structures supports d’équipements........................................................... — 14 5.3 Structures industrialisées ........................................................................... — 14 Références bibliographiques ......................................................................... — 14 N CONSTRUCTIONS MÉTALLIQUES __________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. C 2 635 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction 1. Conditions d’établissement d’un projet 1.1 Conditions liées à l’environnement du bâtiment 1.1.1 Accès extérieurs Les accès qui imposent de grandes ouvertures, permanentes ou occasionnelles, sont en principe favorables à la solution métallique, dans la mesure où elles nécessitent de grandes portées, des parties démontables... Un exemple caractéristique est celui des hangars d’avions. En dehors des accès normaux d’exploitation, il peut être inté- ressant de prévoir en façades des facilités d’accès exceptionnels, par des panneaux légers démontables par exemple, soit pour l’introduc- tion ou le départ de matériel de grandes dimensions que l’on évitera ainsi de démonter, soit pour l’accès des secours en cas de sinistre. Les structures et équipements légers se prêtent bien à de telles solutions. Les éléments de structure principale situés au voisinage des entrées d’engins ne doivent pas être vulnérables à des chocs acciden- tels, ou doivent être protégés (ce qui peut conduire à un agrandis- sement des dimensions de l’ouverture). Une solution favorable consiste à disposer ces ouvertures à une distance raisonnable des éléments principaux qui participent à la stabilité générale. 1.1.2 Sol : nature et relief Les mauvais sols (en gros, ceux qui n’autorisent qu’une pression admissible inférieure à 3 bar) ne sont pas favorables aux solutions nécessitant des « encastrements » en pieds de poteaux dans les fondations, sauf naturellement si la structure métallique est fondée sur une infrastructure continue en béton armé qui répartit facilement les efforts d’encastrement. On adopte alors des pieds de poteaux articulés (article Composants d’ossatures. Composants tendus et comprimés [C 2 550] dans cette rubrique) : — articulations vraies pour les poteaux fortement chargés (axes, grains en acier, plaques d’élastomères...) ; — fausses-articulations pour les autres (platines minces). Les constructions métalliques s’adaptent bien à des reliefs difﬁ- ciles, par exemple en montagne, même quand le projet ne prévoit pas de niveler le sol sur l’emprise du bâtiment. Elles rendent aussi moins difﬁciles les conditions de travail et d’accessibilité sur le chantier. Il faudra cependant toujours prendre en compte ces condi- tions particulières dans la conception, en se rappelant que les charpentes sont toujours préfabriquées. 1.1.3 Charges climatiques. Évacuation des eaux pluviales. Température extérieure Dans les cas où les charges de neige et vent sont seules à solliciter la structure de toiture (bâtiments « parapluies »), la charpente métal- lique est favorable par sa légèreté propre, à condition de l’accompagner d’éléments eux aussi légers, en couvertures, plafonds, etc., sous peine de perdre cet avantage. De grandes portées s’avèrent alors peu onéreuses, jusqu’à devenir économiques si le sol est mauvais, en évitant ou réduisant les fondations profondes. Les calculs appliquant à la lettre les normes et règlements français ne tiennent pas compte de l’orientation par rapport aux vents dominants ; cependant, il peut être intéressant d’en tenir compte si l’on craint des déformations importantes dans certaines directions plutôt que dans d’autres (par exemple pour des bâtiments à portiques transversaux, de grande hauteur, etc.). Les accumulations de neige peuvent conduire à des précautions spéciales. Par exemple, on choisira une solution dans laquelle les bas de pentes se trouvent au droit de poutres de grande hauteur, donc plus rigides (dans les sheds, par exemple). Les faibles pentes, souvent exigées par l’économie de hauteur (dont dépendent les coûts des façades, des isolations, du chauf- fage...) et l’architecture, conduisent toutefois à des précautions spéciales, surtout dans le cas de grandes portées. L’accumulation d’eaux pluviales peut entraîner l’effondrement « explosif » des struc- tures très ﬂexibles ; on doit prendre en compte, dans les calculs, le poids du supplément de charge dû à cette accumulation, en relation avec les « trop-pleins » ménagés dans les acrotères. Les pentes peuvent être obtenues par le tracé des ossatures porteuses elles-mêmes, plutôt que par des calages compliqués des couvertures, surtout avec des poutres à treillis. Les couvertures sont en général plus économiques avec des pentes accentuées (plus de 10 % si possible) ; se reporter à la norme NF P 30-201, aux DTU 40 et aux Avis techniques. Les commentaires des Règles de calcul CM 66 indiquent que les dilatations n’interviennent pas pour les « constructions courantes » jusqu’à des longueurs de 50 m environ. Il convient cependant de n’appliquer cette tolérance qu’avec précautions pour des constructions modernes (assemblages soudés, boulons HR, etc.) pour lesquelles aucune liberté de jeu n’est laissée aux assemblages successifs, surtout dans le cas de structures extérieures, qui peuvent se trouver soumises à de fortes variations de température (± 27 oC en France métropolitaine). Pour les structures intérieures, il appar- tient au maître d’ouvrage de préciser quelles peuvent être les varia- tions, normales et exceptionnelles, de la température ambiante, et dans quelle mesure elles peuvent être concomitantes avec d’autres hypothèses de charges. Par ailleurs, il est intéressant de réduire le nombre de joints de dilatation, en tenant compte de l’effet des dilata- tions dans les calculs, suivant les Règles. Les déformations qui en résultent doivent être tolérées par les autres parties de la construction. En construction métallique, on obtient facilement les joints de dilatation sans dédoublement des poteaux et des poutres, ce qui évite les fausses trames, à l’aide d’attaches adaptées utilisant par exemple les trous oblongs. Il faut prendre garde de ne pas oublier l’existence de ces joints dans l’installation des autres parties d’ouvrage. En ce qui concerne les conditions de travail sur le chantier, les entreprises de construction métallique souffrent moins que d’autres de conditions climatiques défavorables (pluie, basses températures) ; les arrêts pour intempéries sont rares pour elles. Toutefois, des précautions spéciales sont à prendre pour les soudages à basse température (dès 0 oC) : les soudages sur le site devraient d’ailleurs être exceptionnels. Remarque : il convient de prendre garde, dans les appels d’offres aux entreprises des corps d’état différents (charpente et génie civil), de bien préciser les mêmes conditions de liaisons ; la solution encastrements en pieds sera généralement moins onéreuse pour le lot charpente métallique, mais toujours plus coûteuse pour le lot génie civil ; un bilan global est nécessaire dans les cas limites. _________________________________________________________________________________________________________ CONSTRUCTIONS MÉTALLIQUES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction C 2 635 − 3 1.1.4 Éclairements et vues L’ossature métallique présente, en général, des encombrements faibles qui facilitent l’introduction de la lumière naturelle et les vues sur l’extérieur. Ainsi, des poutres à treillis placées derrière des parois vitrées de sheds, par exemple, ne réduisent pratiquement pas l’éclairement tant que les épaisseurs des barres restent faibles, ce qui ne sera pas le cas des poutres de faible hauteur très chargées, particulièrement en proﬁls creux minces, ou d’attaches par grands goussets. À l’inverse, il n’est pas utile d’imposer des largeurs de barres très réduites lorsqu’elles doivent, en ﬁn de compte, être placées derrière des menuiseries plus épaisses. 1.1.5 Architecture extérieure Le parti architectural qui consiste à sortir les ossatures à l’extérieur du bâtiment permet de dégager les volumes internes de l’encombre- ment de ces ossatures, qui se trouvent, de plus, moins exposées aux atteintes d’un éventuel incendie, plus accessibles aux interventions des pompiers. Elles nécessitent toutefois des précautions spéciales aux traversées d’étanchéités et d’isolations thermiques, dont les détails doivent être très soigneusement étudiés. 1.2 Conditions liées à l’utilisation intérieure du bâtiment 1.2.1 Charges d’exploitation Les ossatures métalliques sont le plus souvent étroitement adaptées aux conditions d’utilisation ﬁxées par le programme, uploads/Ingenierie_Lourd/ c2635-halls-rdc-pdf.pdf