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M é m e n t o s a c i e r 18 L’architecte La détermination, la hiérarchisation

M é m e n t o s a c i e r 18 L’architecte La détermination, la hiérarchisation et la résolution des contraintes tech- niques s’effectuent en fonction des contraintes liées au programme et d’un choix architectural déterminé par l’architecte avec l’ingénieur. La conception originelle d’un projet, fonctionnelle et esthétique, doit nécessairement intégrer une réflexion sur le type de structure envisagé. Tout au long du processus de conception, l’architecte travaille généralement en collaboration avec un bureau d’études ou des ingénieurs-conseil spécialisés dans un domaine (structure, thermique, acoustique…). Le bureau d’études Le travail de l’ingénieur spécialisé en structures métalliques consiste à déter- miner et établir, en relation suivie avec l’architecte : – les efforts ou actions qui s’appliquent à la structure ; – la stabilité de l’ouvrage mais aussi la forme structurelle optimale de l’ou- vrage. Le choix du matériau de structure est également effectué à ce moment ; – les réactions aux appuis qui découlent des actions exercées. La descente de charges constitue le document de synthèse de ce travail ; – les sections requises pour chaque partie de l’ossature de manière à assurer la sécurité de la structure. La question de l’assemblage est également déve- loppée. Plusieurs combinaisons d’efforts ou cas de charges sont envisagées. La note de calcul est le document qui rassemble ces éléments. Les bureaux de contrôle interviennent pour vérifier les plans et les documents présentés par l’architecte et le bureau d’études. L’entreprise Dès lors que l’appel d’offre est lancé sur la base de l’avant-projet détaillé (APD), la consultation des entreprises se fait auprès d’une entreprise générale ou en lots séparés. Les études de l’entreprise de construction métallique concernent la structure qui va être réellement construite, en passant par la préparation du travail dans les ateliers de fabrication, la phase intermédiaire de montage pour finir à la structure dans son positionnement final. À noter que la fabrication ne commence qu’après les études d’exécution et les approvisionnements, et qu’elle nécessite la coordination de deux plannings : – le planning général de construction du chantier, connu et maîtrisé par l’ar- chitecte et la maîtrise d’œuvre dans son ensemble ; – le planning de l’atelier de fabrication, généralement inconnu de la maîtrise d’œuvre, qui concerne l’ensemble des travaux à destination de divers chantiers. Il y a donc un délai à prendre en compte entre le lancement des études pour l’entreprise et le montage. Par la suite, la phase de montage est la plupart du temps très rapide. 3 LA CONCEPTION GÉNÉRALE DE LA STRUCTURE Montage de la structure acier d’un immeuble de bureaux. Campus Verrazano à Lyon. Sud Architectes. C o n c e v o i r C o n s t r u i r e 19 Les structures en acier qui assurent la stabilité d’un bâtiment reprennent des charges liées à trois composantes d’un bâtiment : – sa composition : les charges permanentes ; – sa localisation : les surcharges climatiques et sismiques éventuelles ; – son type d’utilisation : les charges d’exploitation. Il existe une grande diversité de règles et de normes relatives aux actions exer- cées sur les structures de bâtiment. L’Eurocode 1 règlemente les actions qui sont appliquées aux structures. Charges permanentes Elles comprennent le poids propre de la structure, le poids des planchers, le poids des parois intérieures – minces et épaisses – le poids des façades, le poids de la couverture, de l’étanchéité… Poids surfacique de divers éléments Éléments de structure en acier (par niveau) 30/60 daN/m2 Charpente métallique (fermes, pannes, chevrons) 20/40 daN/m2 Couverture acier inoxydable (compris voligeage, lattis, feuillure) 25 daN/m2 Couverture tôle ondulée galvanisée (compris voligeage) 15/20 daN/m2 Panneaux sandwich 12/15 daN/m2 Bardage simple peau 8/10 daN/m2 Bardage double peau 20/25 daN/m2 Structure secondaire 8/10 daN/m2 Bac acier (matériau seul) 8/10 daN/m2 Cloisons 10/20 daN/m2 Charges occasionnelles Il y a aussi d’autres types d’actions occasionnelles ou accidentelles : – les actions de nature géologique (séisme, poussée des terres) ; – les chocs accidentels ; – les déplacements imposés, les tassements d’appui ; – les efforts de précontrainte ou de dilatation ; – les charges liées à des phases provisoires de montage ; – les actions liées à l’incendie déclenchées de manière accidentelle, etc. L’ensemble de ces actions est évalué et pris en compte par les bureaux d’études techniques. L’entreprise en tient également compte lors de la phase chantier. (Les efforts appliqués à la structure) 1 LE MATÉRIAU ACIER 2 LE COMPORTEMENT MÉCANIQUE DE L’ACIER 3 LA CONCEPTION GÉNÉRALE DE LA ST M é m e n t o s a c i e r 20 Charges climatiques Le vent D’après les règles NV65/99, La France est divisée en quatre régions plus ou moins ventées. Les paramètres à incorporer au calcul de la charge surfacique exercée par le vent sont l’effet de site (site protégé, normal, exposé), l’effet de masque, l’effet des dimensions. On distingue par la suite les actions exercées à l’extérieur du bâtiment, puis les actions exercées de l’intérieur. La forme de la toiture, l’effet de rive, le fait que le bâtiment soit ouvert ou fermé et le fait qu’il y ait des décrochements en élévation ou en plan influent également sur la valeur à prendre en compte localement. Pour les formes complexes, on pro- cède à des essais en soufflerie avec des modèles réduits. Les résultats obtenus permettent de faire des extrapolations sur le modèle réel. Les règles NV 65/99 seront remplacées à terme dans les Eurocodes par l’EN 1991-1-4 (actuellement ENV 1991-2-4). zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 Vent – Carte des pressions dynamiques à prendre en compte suivant les régions de France, définies par la norme NV 65/99 (entre parenthèses les valeurs pour les sites exposés) : Zone 1 : 50 daN/m2 (67,5 daN/m2) Zone 2 : 60 daN/m2 (78 daN/m2) Zone 3 : 75 daN/m2 (93,8 daN/m2) Zone 4 : 90 daN/m2 (108 daN/m2) C o n c e v o i r C o n s t r u i r e 21 La neige Selon les règles Neige et Vent NV65/99 et les règles N84/95 pour les marchés publics, la charge surfacique de base de la neige varie suivant six zones géo- graphiques. L’altitude et la pente des toitures influent également sur la valeur à prendre en compte. Les règles N84 et NV 65 seront remplacées à terme dans les Eurocodes par l’EN 1991-1-3 (actuellement ENV 1991-2-3). RALE DE LA STRUCTURE 4 SOLUTIONS CONSTRUCTIVES ACIER 5 LES PLANCHERS 6 LES FAÇADES 7 LES zone 1 A zone 1 B zone 2 A zone 2 B zone 3 zone 4 Neige – Carte des charges de neige à prendre en compte suivant les régions de France, définies par la norme NV 65/99 (entre parenthèses les valeurs pour les surcharges extrêmes et les charges accidentelles) : Zone A : 35 daN/m2 (60) Zone B : 35 daN/m2 (60 et 80) Zone 2 A : 45 daN/m2 (75 et 80) Zone 2 B : 45 daN/m2 (75 et 108) Zone 3 : 55 daN/m2 (90 et 108) Zone 4 : 80 daN/m2 (130 et 144) Pour des altitudes comprises entre 200 et 2000 m, les valeurs de base peuvent être majorées. D’importantes majorations doivent aussi être app^liquées en montagne. M é m e n t o s a c i e r 22 Surcharges d’exploitation Les surcharges dites d’exploitation ou d’utilisation sont évaluées en fonction : – du poids des personnes ; – du poids du mobilier et des cloisonnements spécifiques ; – des véhicules et de leur mouvement (dans le cas de parkings en super- structure, des ponts...). Ces charges ou ces surcharges produisent des forces qui se traduisent en actions sur la structure. Elles peuvent être concentrées ou uniformément réparties. Les valeurs des charges à prendre en compte sont déterminées à partir de la norme NF P 06-001. Elle sera remplacée à terme dans l’Eurocode par l’EN 1991-1-1 (actuellement ENV 1991-2-1). Surcharges d’exploitation uniformes Logements 150 daN/m2 Bureaux 250 daN/m2 Bâtiments scolaires (salles de classe) 250 daN/m2 Bâtiments hospitaliers et dispensaires (chambres) 150 daN/m2 Archives 500 daN/m2 Bâtiments à usage sportif 500 daN/m2 Bâtiments à usage sportif (places debout) 600 daN/m2 Bâtiments industriels 300/500 daN/m2 Escaliers et passerelles dans locaux industriels 200 daN/m2 Parkings 250 daN/m2 1 LE MATÉRIAU ACIER 2 LE COMPORTEMENT MÉCANIQUE DE L’ACIER 3 LA CONCEPTION GÉNÉRALE DE LA S C o n c e v o i r C o n s t r u i r e 23 RALE DE LA STRUCTURE 4 SOLUTIONS CONSTRUCTIVES ACIER 5 LES PLANCHERS 6 LES FAÇADES 7 LES (La stabilité de l’ouvrage) L’équilibre L’équilibre définit un état et une position de la structure où l’ensemble des forces qui sont appliquées se composent de manière à ce que la force résultante soit nulle. On distingue les actions qui sont les efforts exercés sur la structure, des réactions qui sont les efforts exercés par les appuis sur la structure. La résultante des actions et celle des réactions doivent s’équilibrer, tant du point de vue des forces que de celui des uploads/Ingenierie_Lourd/ la-conception-generale.pdf