Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Fichier : L14-1-2.doc ESDEP GROUPE DE TRAVAIL 14 SYSTEMES STRUCTURAUX : BATIMEN

Fichier : L14-1-2.doc ESDEP GROUPE DE TRAVAIL 14 SYSTEMES STRUCTURAUX : BATIMENTS Leçon 14.1.2 Bâtiments à niveau unique : enveloppe et structure secondaire Page 1 OBJECTIF Décrire plus précisément les fonctions et caractéristiques du bardage et des éléments de la structure secondaire dans des bâtiments à niveau unique et donner des éléments d'aide à la conception des pannes et à la conception des structures au vent. PREREQUIS Aucun LEÇONS CONNEXES Leçon 1B.5.1 : Introduction aux bâtiments industriels simples Volume 9 : Construction à base d'éléments minces Leçon 14.2 : Étude des ossatures à portiques : Introduction et analyse élastique Leçon 14.3 : Calcul des portiques simples : Calcul en plasticité Leçon 14.4 : Poutres de ponts roulants RESUME On décrit les fonctions et les caractéristiques des éléments de l'enveloppe et la structure secondaire des bâtiments à niveau unique. On présente la manière de déduire la résistance aux charges appliquées des bardages en utilisant les tableaux des fabricants, on évoque aussi le calcul des pannes au moyen des informations fournies par les fabricants. Enfin, on étudie les exigences du contreventement de l'ossature principale. Page 2 1. INTRODUCTION La leçon 14.1.1 a fourni une rapide présentation des fonctions des différents éléments constituant un bâtiment à niveau unique. Les méthodes de calcul des ossatures, dans leurs différentes configurations sont présentées dans d'autres leçons et sont aussi décrites dans la littérature courante. Généralement, la manière de déduire la conception et le choix des bardages, des pannes et des systèmes de lisses disponibles commercialement n'est pas présentée dans ces documents. Cette leçon présente les systèmes disponibles et leurs critères de sélection. Elle se termine par la description des systèmes de contreventement utilisés dans les bâtiments à niveau unique. Page 3 2. SYSTEMES DE BARDAGE Les panneaux de bardage en acier sont constitués d'un support et d'une couche galvanisée et de revêtement primaire et de peinture, comme le montre la figure 1. Pour la face exposée aux intempéries, le revêtement est normalement du chlorure du polyvinyle (PVC), du fluorure de polyvinyle (PVF²) ou encore, lorsqu'il y a des contraintes de coût, de revêtements acryliques dont la durabilité est moindre. La durée sans entretien du PVC et le PVF² peut être de 10 à 25 ans selon les conditions de l'environnement. Il est souhaitable d'utiliser des couleurs claires en toiture afin de réduire l'absorption calorifique et les variations de dimensions dues aux effets thermiques. Il ne faut pas utiliser de PVC sous des latitudes inférieures à 49 [1]. Il y a quatre catégories principales de systèmes de bardage :  simple peau trapézoïdale (figure 2a)  double peau trapézoïdale (figure 3)  à joints apparents/fixations cachées (couverture sèche) (figure 4)  panneaux composites (figure 2b). Lorsqu'on utilise des systèmes à double peau, la tôle, normalement d'épaisseur 0,4 mm, reçoit des revêtements identiques sur ses deux faces mais la face intérieure reçoit une couche de laque polyester de couleur claire. En plus de la protection aux intempéries, le bardage sert à isoler le bâtiment. Son épaisseur varie selon l'isolation requise, avec des valeurs courantes de 0,45 W/m² °C obtenues avec 80 mm de fibres de verre ou de laine minérale. On obtient normalement l'équivalent avec des panneaux composites d'épaisseur 50 mm. Pour des cas particuliers, il faut consulter la documentation du fabricant. 2.1 Bardage de couverture Les caractéristiques des différents systèmes sont les suivantes : 2.1.1 Couverture simple peau trapézoïdale C'est là, la forme la plus classique de la construction des bardages. Le principal problème consiste à empêcher la condensation, dans la mesure où il est difficile d'évacuer l'air humide de la sous-face du panneau. L'aspect intérieur a une forme utilitaire, dans la mesure où l'isolation est souvent réalisée sous la forme d'un isolant thermique livré en rouleaux, monté sur cadre métallique ou en panneaux rigides appuyés sur des barres en Té. Page 4 2.1.2 Couverture double peau trapézoïdale Elle constitue la forme la plus courante de bardage utilisé à la fois pour des parois verticales et en couverture, avec des pentes d'environ 5°. Elle consiste en une tôle d'acier attachée sur des pannes ou des lisses, associée à une tôle extérieure exposée aux intempéries maintenue séparée de la première par des éléments en Z. L'espace ainsi créé contient une isolation, normalement constituée de fibres de verre ou de fibres minérales. On peut utiliser l'étanchéité des joints de la tôle ou rajouter pare-vapeur et lame d'air afin d'améliorer les performances dans le cas où le risque de condensation est important. Les fabricants fournissent normalement une gamme d'accessoires et de lucarnes d'éclairage correspondant aux profils particuliers qu'ils fabriquent. La figure 3 en présente un montage typique. 2.1.3 Couvertures à joints apparents/fixations cachées (couvertures sèches) Au fur et à mesure que l'acier a remplacé l'amiante ciment dans les panneaux, il a été possible d'avoir des pentes de toiture plus faibles et l'aspect extérieur des bâtiments s'en est trouvé amélioré, à la fois dans sa forme et dans sa couleur. Il est possible de masquer la pente des couvertures et de redonner l'aspect rectangulaire préféré ces derniers temps par les coordinateurs, les ingénieurs et les architectes, de plus en plus impliqués dans ce type de bâtiment. Les problèmes liés à l'accumulation de la neige et à la présence de noues intérieures, ainsi que les déperditions thermiques à travers la surface des toitures en pente ont encouragé le développement de systèmes qui restent étanches pour des pentes aussi faibles que 1°. Ces développements ont été obtenus en réduisant les recouvrements et aux moyens de dispositifs d'attache. La gamme courante des couvertures à joints apparents et fixations cachées (couvertures sèches) est fournie en grandes longueurs, allant jusqu'à 32 m, sous réserve de conditions spéciales de transport et l'utilisation d'agrafes pour lier le panneau aux pannes. La figure 4 donne un exemple typique de montage. La tôle extérieure est destinée à constituer la peau de protection vis-à-vis des intempéries, pour des montages à la fois simples et doubles, comme on l'a déjà vu précédemment. 2.1.4 Panneaux composites ou sandwich C'est la forme la plus récente de bardage et elle consiste en panneaux, avec une isolation thermique sous forme de mousse isolante intégrée entre deux peaux métalliques [2]. Cette mousse, pompée lors de la fabrication dans l'espace séparant les deux peaux, gonfle de manière à remplir complètement les vides et adhère à la fois à la tôle extérieure et à la tôle intérieure (figure 2b). Cet effet composite donne des panneaux rigides et robustes, ayant pour avantage ultérieur de donner lieu à un montage rapide, dans la mesure où la peau toute entière est attachée en une seule opération. Page 5 Les panneaux composites sont disponibles avec des peaux extérieures traditionnelles de type trapézoïdal et des éléments d'assemblage mais des développements plus récents incluent aussi le type à joint apparent, permettant des pentes jusqu'à 1°. 2.2 Bardage utilisé en parois verticales Les systèmes utilisés pour les murs sont semblables d'un point de vue construction à ceux des couvertures. Dans la mesure où ces panneaux sont normalement verticaux, les exigences concernant l'étanchéité à l'eau sont moins strictes. Une autre différence importante lorsqu'on les compare aux couvertures est le faible angle d'incidence du soleil, permettant d'utiliser une gamme complète de couleurs sans avoir de températures de surface excessives, donnant ainsi à l'architecte la possibilité d'une créativité plus grande en matière de couleurs utilisées. Sous réserve d'un soin particulier apporté au détail des joints, le bardage vertical peut être fixé horizontalement, en diagonale ou par combinaison des deux. La gamme des produits existant comprend, comme pour les couvertures, les systèmes à simple peau, double peau et composites, avec à la fois des dispositifs d'assemblages conventionnels ou cachés. L'aspect est un critère essentiel du choix du type particulier qui sera utilisé. Tous les bons fabricants fournissent des documents donnant des détails sur les systèmes qu'ils proposent. On peut trouver dans la littérature des conseils généraux. Page 6 3. RESISTANCE DU BARDAGE AUX CHARGES 3.1.1 Systèmes non-composites Dans la mesure où les tôles sont laminées, le concepteur doit choisir les profils à partir de différentes formes prédéterminées. Ces tôles doivent être assez solides pour pouvoir résister aux différentes charges appliquées lors du montage, puis en service sans dommage ni flèches excessives. Pour des profils simples, il existe des méthodes de calcul dans certains codes de calculs nationaux et dans les recommandations européennes. La plupart des fabricants mettent en œuvre des tests en vraie grandeur afin de déterminer la résistance de leurs différents profils. Les modes de test des tôles en acier sont conçus pour prendre en compte les différents critères limites. Ces critères correspondent au cisaillement des âmes, associé à de la flexion au niveau des fixations intérieures pour les portées les plus faibles et à de la flexion à mi-portée pour des portées simples plus importantes. Les tôles sont donc testées avec charges de levage et palonniers, dispositifs à air ou à vide afin de créer des surpressions ou des succions sur des valeurs de portées représentatives des distances de fixation les plus faibles et les plus importantes qui uploads/Ingenierie_Lourd/ esdep-systemes-structuraux-batiments.pdf