Batiments a Usage Industriel

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  • Le CTICM (Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique) est un tablissement dutilit publique de droit priv, dont lobjet est de promouvoir le progrs des techniques, de participer lamlioration du rendement et de garantir

    la qualit dans lindustrie de la construction mtallique. Il organise et ralise des recherches collectives au service des entreprises nationales et inscrit ses activits dans le contexte europen du secteur de la construction. Il est un centre de comptences techniques dont le domaine de recherche couvre le comportement, la conception et le calcul des structures en acier et mixtes acier-bton, y compris en situation sismique, de fatigue et de rsistance incendie, ainsi que les aspects lis au dveloppement durable. Il est responsable de la normalisation pour la construction mtallique. Il transfre les connaissances par linformation, la formation et les publications.

    www.cticm.com

    Cette publication prsente les bonnes pratiques du dimensionnement des btiments usage

    industriel faisant appel aux technologies de la construction mtallique. Elle sadresse aux

    architectes et aux bureaux dtude lors des pr-projets de btiment usage industriel. Elle fait

    partie dune srie de trois ouvrages publis dans le cadre dun projet du FRCA intitul

    Eurobuild (Projet n RFS2-CT-2007-00029). Lobjectif de ce projet est dinformer sur les bonnes

    pratiques pour le dimensionnement des structures mtalliques et de proposer une approche

    pour la prochaine gnration de btiments construits en acier. Les autres publications de ce

    projet traitent des btiments commerciaux et des btiments rsidentiels.

    Les partenaires du projet EuroBuild sont les suivants :

    ArcelorMittal

    Bouwen met Staal

    Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique (CTICM)

    Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA)

    Labein Tecnalia

    SBI

    The Steel Construction Institute (SCI)

    Technische Universitt Dortmund

    Bien que toutes les prcautions aient t prises pour garantir, au mieux des connaissances actuelles, lexactitude de toutes les donnes et informations contenues dans cette publication dans la mesure o elles concernent des faits, des pratiques reconnues ou des opinions existant la date de publication, les partenaires du projet Euro-Build, les auteurs et les relecteurs dclinent toute responsabilit pour toute erreur, mauvaise interprtation de ces donnes et/ou informations, perte ou dommage dcoulant de leur utilisation ou en relation avec elle.

    ISBN 978-1-85942-077-5 2008. Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique.

    Ce projet a t ralis avec lappui financier du Fonds de Recherche pour le Charbon et lAcier de la Commission Europenne.

    Photographie de couverture : Mors company building, Opmeer / Pays-Bas. Photographie ralise par : J. et F. Versnel, Amsterdam.

    01

    1

    2

    17

    27

    37

    51

    Introduction

    02Facteurs-cles pour la Conception

    03 Structures Porteuses

    04Systemes de Toits et de Faades

    05 Pratique Nationale

    06 Etudes de Cas

    EURO-BUILD in Steel

    Guide de bonnes pratiques pour la construction de structures en acier - btiMents usaGe industriel

    Table des Matires

  • 01 IntroductionLes constructions industrielles ou les volumes de grandes dimensions sont trs courants dans les btiments de parcs industriels, de loisirs et de sports. Leurs fonctionnalits ainsi que leur qualit architecturale sont influences par de nombreux facteurs, par exemple le plan dimplantation, la polyvalence et la qualit souhaite pour le btiment. Lacier offre de nombreuses possibilits pour un usage fonctionnel la fois agrable et flexible.

    Figure 1.1 Btiment de loisirs faisant appel une structure portiques mtalliques

    Pour les btiments offrant un grand volume, laspect conomique de la structure joue un rle important. Pour les grandes portes, le dimensionnement est optimis afin de rduire lutilisation de matriaux, les cots et le travail de montage. De plus en plus, les btiments sont conus afin de rduire les dpenses nergtiques et tre trs respectueux de lenvironnement.

    Les btiments industriels sont composs dune ossature en portiques et des revtements mtalliques de tous types. La technique permet de crer de grands volumes ouverts efficaces, faciles entretenir et adaptables en fonction des volutions de la demande. Lacier est choisi pour des raisons conomiques, mais galement pour dautres raisons telles que la rsistance au feu, la qualit architecturale et le respect de lenvironnement.

    Dans la plupart des cas, un btiment industriel nest pas constitu dune structure unique, mais il est complt par des

    espaces de bureaux et dadministration ou par dautres ouvrages tels des auvents. Ces lments additionnels peuvent tre conus de sorte sintgrer la conception globale du btiment.

    Cette publication donne une description des formes courantes de btiments et grandes enceintes usage industriel, ainsi que de leur domaine dapplication en Europe. Le dernier chapitre prsente les diffrences locales pouvant exister en fonction de la pratique, de la rglementation et des capacits des circuits de distribution.

    Les mmes technologies peuvent tre tendues un large ventail de types de btiments, y compris les installations sportives et de loisirs, les halles, les supermarchs et autres enceintes.

    EURO-BUILD in Steel

    0introduction

  • Les btiments industriels sont en gnral conus comme des enceintes offrant un espace fonctionnel pour des activits dintrieur, qui peuvent comprendre lutilisation de ponts roulants ou dquipements suspendus ainsi que des amnagements de bureaux ou des planchers en mezzanine.

    Au cours des 30 dernires annes, diverses formes de structures ont t dveloppes pour optimiser le cot de la structure mtallique par rapport lespace offert. Par ailleurs, plus rcemment, des formes exprimant la structure ont t utilises dans des applications architecturales de btiments industriels, notamment des structures suspendues et tubulaires.

    Une halle large et simple est la principale caractristique de la plupart des btiments industriels. La construction et laspect dun btiment industriel offrent lingnieur-concepteur de nombreuses possibilits de configurations pour mettre en uvre les ides architecturales tout en rpondant aux exigences fonctionnelles. En gnral, un btiment industriel possde une surface de plancher rectangulaire extensible dans sa longueur. Le dimensionnement du btiment doit tre en accord avec les exigences fonctionnelles et les conomies dnergie, y compris pour lclairage.

    Les formes suivantes de btiments industriels constituent un aperu des possibilits de solutions architecturales et constructives. Les halls dexposition,

    les gares ferroviaires, les aroports et les stades sportifs ont tendance tre des structures particulires. Les gnralits qui suivent se limitent toutefois aux dispositions courantes.

    Formes de btments industrelsLe systme le plus lmentaire utilis pour un btiment industriel est compos de deux poteaux et dune poutre. Cette configuration peut varier en utilisant divers types dassemblages entre les poutres et les poteaux ainsi que pour les pieds de poteaux. Les types de structures les plus couramment utiliss dans les btiments industriels sont des portiques articuls en pied, et des structures poteaux-poutres avec des pieds de poteaux encastrs ou articuls. Les portiques offrent une stabilit dans le plan suffisante, et ne ncessitent lutilisation de contreventements que pour la stabilit hors du plan.

    La Figure 2.1 montre divers portiques possdant des pieds de poteaux encastrs (a) ou articuls (b). Des pieds de poteaux encastrs peuvent tre envisags dans le cas dutilisation de ponts roulants lourds, car les portiques flchissent moins sous leffet des forces horizontales. Les pieds de poteaux articuls possdent des fondations de dimensions plus rduites et font appel des assemblages plus simples. Dans les exemples (c) et (d), la structure est en partie situe lextrieur du btiment, et les dtails concernant les traverses de lenveloppe du btiment doivent donc

    Formes de Btiments Industriels

    Scurit Incendie

    De nombreux facteurs conditionnent le dimensionnement des btiments industriels. Les informations suivantes sont dordre gnral et permettent didentifier les facteurs-cls du dimensionnement ainsi quune liste des avantages offerts par la construction mtallique.

    Considrations Relatives la Conception

    Physique du Btiment

    Charges

    Intgration des quipements Techniques

    Dalles

    Eclairage

    02 Facteurs-cles pour la Conception

    EURO-BUILD in Steel

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  • EURO-BUILD in Steel

    0Facteurs-cles pour la conception

    (d) Portiques suspendus

    (b) Portiques pieds de poteaux articuls

    (a ) Portiques pieds de poteaux encastrs

    (c) Ossatures de portiques treillis

    (b) Ossature avec pannes

    (d) Poutre suspendues par des cbles avec pannes

    (a ) Ossature sans pannes, toiture raidie par des tles trapzodales

    (c) Ossature treillis avec pannes

    Figure 2.2 Exemples de structures poteaux-poutres

    Figure 2.1 Exemples de structures portiques

    tre soigneusement conus vis--vis des dperditions thermiques possibles. Les dtails complexes de ces types de structure servent galement des fins architecturales.

    La Figure 2.2 montre diffrentes structures composes de traverses et de poteaux. La Figure 2.2 (a) montre un exemple de structure sans pannes, raidie par laction de diaphragme de la toiture et des contreventements dans les murs. Dans la Figure 2.2 (b), on utilise des pannes, ce qui permet une conception simple de la couverture avec des traves rduites ne servant qu supporter les charges verticales. Le toit est raidi par des contreventements situs dans les

    plans situ dans les premire et dernire traves. La structure dpourvue de pannes peut offrir un aspect plus agrable lorsquelle est vue de lintrieur. Les Figures 2.2 (c) et (d) montrent des fermes treillis et des traverses suspendues par des haubans, ce qui a lavantage de permettre de plus grandes portes, et peut tre galement souhaitable pour des raisons desthtique.

    Les structures en arc ont un comportement porteur plus avantageux ainsi quun aspect visuel agrable. La Figure 2.3 (a) montre un btiment possdant un arc trois articulations. Une autre solution peut consister

    surlever la structure sur des poteaux ou lintgrer dans une ferme, comme dans la Figure 2.3 (d).

    portquesLes portiques en acier sont largement utiliss dans la plupart des pays europens car ils associent efficacit structurale et adquation fonctionnelle. Diverses configurations de portiques peuvent tre conues en utilisant le mme concept structural, comme le montre la Figure 2.5. Il est galement possible de concevoir des portiques traves multiples, comme dans les Figure 2.5 (e) et (f), comportant des poteaux intrieurs uniques ou doubls.

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    (g) Portique Mansard

    (f ) Portique avec bureaux intgrs

    (e) Portique double trave

    (c) Portique avec plancher en mezzanine

    (a) Portiques Porte moyenne

    (d) Portique avec pont roulant

    (b) Portique trave cintre

    40 m

    3.5 m

    10 m

    25 m

    8 m 9 m 25 m

    25 - 30 m

    8 m

    6 m

    8 m

    3.5 m

    25 - 40 m

    8 m

    6 m

    8 m

    6 m

    3

    6

    6

    6

    6

    6

    10

    6 m

    Figure 2.5 Diffrentes formes de portiques

    (d) Ossature courbe de type ferme(c) Ossature en arc tridimensionnelle

    (b) Poutre cintre surleve(a ) Ossature en arc treillis trois articulations avec pannes

    Figure 2.3 Exemples de structures cintres ou arcs

    (a ) Grille de poutres sur poteaux encastrs aux pieds

    (c) Treillis spatial sur poteaux encastrs en pieds

    (b) Grille de poutres haubanes

    (d) Treillis spatial courbe sur poteaux encastrs en pieds

    Figure 2.4 Exemples de structures spatiales

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    0Facteurs-cles pour la conception

    Figure 2.7 Portique double trave avec pannes et contreventement de toit Kingspan Ltd

    Figure 2.8 Poutres cintres utilises dans une structure portiques

    Figure 2.6 Portique trave unique liaisonn

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    Figure 2.9 Assemblages innovants rsistant aux moments dans un btiment industriel

    Outre les structures principales en acier, une large gamme de composants secondaires a galement t dveloppe, comme les pannes en acier formes froid. Ils participent galement la stabilit de lossature (voir Figures 2.6 et 2.7).

    Ces types de systmes structuraux simples peuvent aussi tre conus de sorte offrir un aspect architectural plus attractif grce lutilisation dlments cintrs, de poutres cellulaires ou ajoures etc, comme illustr dans la Figure 2.8.

    Des systmes structuraux innovants ont t dvelopps dans lesquels des

    portiques sont raliss avec des assemblages pouvant transmettre des moments de flexion par des tirants complmentaires tout en tant articuls, comme le montre la Figure 2.9.

    Linstallation de la structure principale et des lments secondaires, comme les pannes, est effectue en gnral au moyen de grues mobiles, comme montr dans la Figure 2.10.

    Fermes trellsLes btiments industriels de grandes portes peuvent tre dimensionns au moyen de fermes treillis utilisant des

    Figure 2.10 Processus dinstallation dun portique moderne Barrett Steel Buildings Ltd

    profils en C, H ou des tubes. Les fermes treillis sont plutt des structures de type poteaux-poutres et sont rarement des portiques. La Figure 2.11 montre diffrentes configurations de fermes treillis. Les deux formes gnriques comportent des treillis en W ou en N. Dans ce cas, la stabilit est en gnral assure par un contreventement plutt que par un comportement rigide de lossature. Cependant, des poteaux peuvent galement tre construits de faon similaire, comme illustr dans la Figure 2.13, afin dassurer la stabilit dans le plan.

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    0Facteurs-cles pour la conception

    Figure 2.11 (Haut) Diffrentes formes de fermes treillis utilises dans les btiments industriels

    Figure 2.12 (Gauche) Ferme treillis utilisant des lments tubulaires

    (a) Traverse treillis en W (b) Traverse treillis en N (c) Traverse treillis double pente

    (f ) Traverse courbe treillis avec auvent

    (e) Traverse courbe treillis(d) Traverse treillis articul

    (g) Treillis de type bow-string articul (h) Poutre treillis pente unique avec auvent

    1.5 m

    8 m

    25 m

    25 m

    20 m

    25 m

    25 m

    25 m

    20 m

    2.5 m2.5 m

    20 m

    1.5 m

    8 m

    1.5 m

    8 m

    1.0 m

    8 m

    1.5 m

    8 m

    1.0 m

    8 m

    2.5 m

    6 m

    1.0 m

    6 m

    6

    6

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    EURO-BUILD in Steel

    Figure 2.13 Ossature treillis utilisant des poteaux treillis

    Par exemple, un btiment industriel dun seul niveau ralis aux Pays-Bas avec des compartiments de 50 x 100 m nest soumis aucune exigence concernant la rsistance au feu, alors quen France une rsistance au feu de 30 minutes est exige dans de nombreux cas, et quen Italie cette exigence peut aller jusqu 90 minutes. Au stade du dimensionnement, il convient dtudier les questions suivantes en ce qui concerne la scurit incendie :

    Evacuations (nombre de sorties de secours, caractristiques des signalisations de sortie, nombre de cages descalier et largeur des portes).Propagation du feu (y compris rsistance et raction au feu).Systme de ventilation et dvacuation de la fume et des gaz chauds.Mesures actives de lutte contre le feu (extincteurs main, dtecteurs de fume, sprinklers, quipe de lutte contre lincendie).Accs pompiers.

    Il convient que les exigences relatives la rsistance au feu soient bases sur les paramtres qui agissent sur lapparition et le dveloppement dun feu, notamment :

    Lutilisation de structures treillis permet dobtenir une rigidit et une rsistance aux charges relativement leves tout en rduisant au minimum lutilisation de matriaux. Outre leur aptitude crer des traves de grande longueur, les structures treillis sont esthtiques et simplifient lintgration des quipements techniques.

    Une structure articule constitue une idalisation utilise dans le dimensionnement. Des liaisons rsistant aux moments peuvent tre conues au moyen dassemblages boulonns ou souds. Les sollicitations additionnelles rsultantes sont prises en compte dans le dimensionnement des lments du treillis, lorsque la poutre treillis agit pour stabiliser le btiment contre les charges latrales.

    structures suspenduesLutilisation de structures suspendues permet de raliser des btiments de grande porte, esthtiquement et architecturalement attrayantes.

    La division en lments soumis de faon prdominante soit traction, soit compression, permet de dimensionner les structures en rduisant leur poids. Toutefois, des structures rduisant les

    quantits de matriaux nentranement pas ncessairement des solutions conomiques. Dans le cas de structures spatiales en particulier, les assemblages peuvent tre trs complexes et exiger plus de temps pour la construction et linstallation. Par consquent, on trouve les applications ventuelles de ce type de structure dans des btiments industriels qui ont galement des vises architecturales plutt que dans des btiments purement fonctionnels.

    Des structures suspendues peuvent tre conues en prolongeant les poteaux lextrieur de lenveloppe du btiment, comme illustr dans la Figure 2.14. Les structures suspendues permettent la ralisation de traves plus longues, mais les haubans ou les tirants de suspension traversent aussi lenveloppe du btiment et peuvent encombrer lespace extrieur.

    Les structures suspendues et treillis sont des structures complexes Elles ne sont pas traites en dtail dans le prsent guide.

    scurt incendeMme si le contexte gnral des rglementations de scurit incendie est le mme dans toute lEurope, il existe tout de mme des spcificits nationales.

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    0Facteurs-cles pour la conception

    Figure 2.14 Structure suspendue utilise lUsine Renault, Swindon, R.-U., construite dans les annes 1980 Architect : Richard Rogers Partnership

    les dperditions thermiques grce une isolation efficace. Ceci est particulirement vrai pour les btiments dont la temprature intrieure est normale, comme les magasins de vente au dtail, les halls dexposition et les centres de loisirs, mais dans une moindre mesure pour les btiments dont la temprature intrieure peut tre basse comme les ateliers et les entrepts.

    Pour les panneaux les ponts thermiques et ltanchit des joints ont une influence capitale sur le bilan nergtique du btiment. Lisolation thermique doit tre place de faon continue, sans pont thermique. Lenveloppe du btiment doit tre calfeutre et rendue tanche lair au niveau des joints longitudinaux et transversaux.

    En t, le rle de lenveloppe du btiment est de limiter les effets de lapport solaire dans lespace intrieur.

    Le confort thermique dt dpend de la surface totale et de lorientation des ouvertures, ainsi que de lefficacit des mesures de protection solaire.

    rsque de condensatonLisolation thermique et la protection contre lhumidit sont troitement lies. Les dgts provoqus par une humidit

    locale leve proviennent souvent de labsence ou dune mauvaise installation de lisolation thermique. Par ailleurs, labsence de protection contre lhumidit peut entraner lapparition de condensation dans lisolant therrmique ce qui affecte son tour son efficacit. Dans les constructions comportant des murs ou un toit peaux multiples, le risque de condensation doit tre matris par linstallation dun pare-vapeur sur la face intrieure de lenveloppe. Les murs tanches la vapeur sur leurs deux faces, tels que les panneaux-sandwich, empchent la diffusion. Cependant, lhumidit prsente dans lespace intrieur doit galement tre rgule au moyen dun systme de conditionnement dair. Le chapitre 4 traite des systmes de couverture et de planchers.

    isolaton acoustqueDans tous les pays europens, il existe des exigences minimales concernant lisolation acoustique des btiments. En outre, pour les btiments industriels, il peut savrer ncessaire de limiter la valeur des missions sonores de certaines machines.

    Dans les btiments ossature mtallique, lisolation acoustique est principalement situe dans lenveloppe

    Risque dincendie (probabilit de lapparition dun feu, propagation du feu, dure de feu, potentiel calorifique, degr de gravit du feu, etc).Conditions de ventilation (arrive dair frais, vacuation des fumes).Compartimentage (type, dimensions, gomtrie).Type de systme structural.Conditions dvacuation.Scurit des quipes de secours.Risques pour les btiments avoisinants.Mesures actives de lutte contre le feu.

    La nouvelle gnration de rglementations europennes autorise, outre la ralisation dessais au feu, trois niveaux de calculs pour le dimensionnement au feu :Niveau 1 : Classification des lments structuraux au moyen de tables.Niveau 2 : Mthodes de calcul simplifies.Niveau 3 : Mthodes de calcul complexes.

    physque du btmentisolaton thermqueLobjet principal de lisolation thermique des btiments industriels est de garantir des conditions climatiques intrieures appropries en fonction de lutilisation du btiment. Pendant la priode de chauffage, une des fonctions principales de lenveloppe du btiment est de rduire

  • EURO-BUILD in Steel0

    Guide de bonnes pratiques pour la construction de structures en acier - btiMents usaGe industriel0

    Table 2.1 Actions et composants structuraux concerns

    Table 2.2 Poids surfaciques types de matriaux de couverture

    Matriau Poids (kN/m)

    Tles profiles de toit en acier (simple peau) 0.07 - 0.20

    Tles profiles de toit en aluminium (simple peau) 0.04

    Isolation (panneaux, par 25 mm dpaisseur) 0.07

    Isolation (fibre de verre, par 100 mm dpaisseur) 0.01

    Doublages (0,4 mm 0,7 mm dpaisseur) 0.04 - 0.07

    Panneaux mixtes (40 mm 100 mm dpaisseur) 0.10 - 0.15

    Pannes (rparties sur laire de toit) 0.03

    Tles profiles de plancher en acier 0.20

    Trois paisseurs de feutre avec gravillons 0.29

    Ardoises 0.40 / 0.50

    Tuiles (terre cuite ou bton) 0.60 - 0.80

    Tuiles (bton, embotement) 0.50 - 0.80

    Liteaux en bois (y compris les chevrons en bois) 0.10

    Action Applique

    Poids propre Revtement, pannes, ossatures, fondations

    Neige Revtement, pannes, ossatures, fondations

    Neige concentre Revtement, pannes, (ossatures), fondations

    Vent Revtement, pannes, ossatures, fondations

    Vent (augmentation sur un lment isol)

    Revtement, pannes, accessoires

    Vent (dpression maximale) Revtement, pannes, (accessoires)

    Actions thermiques Enveloppe, structure dans son ensemble

    Charges de service Dpend des spcifications : toit, pannes, ossatures

    Charges de levage Chemins de roulement, ossature

    Charges dynamiquesStructure globale (Dpend de lutilisation et de lemplacement du btiment)

    Effets du second ordre (Dfauts daplomb) Contreventements muraux, poteaux

    Charge de vent

    Chargede neige

    Poids propre

    Charge de venten dpression

    Charge de vent en dpression

    Imperfection daplomb

    Envergure d'armature

    Imperfection daplomb

    Figure 2.15 (Haut) Schma de charge dun portique

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    0Facteurs-cles pour la conception

    btiment, il dpose plus de neige du ct situ sous le vent. Ceci nest prendre en compte que pour les pentes suprieures 15 et ne sapplique donc pas la plupart des btiments industriels.

    charges HorzontalesCharges de VentLes actions dues au vent sont donnes par lEurocode EN 1991-1-4. Les charges de vent dterminent rarement la dimension des lments de portiques bas trave unique dont le rapport hauteur / trave est infrieur 1/4. Par consquent, les charges de vent peuvent en gnral tre ngliges pour le calcul prliminaire de portiques, moins que le rapport hauteur-trave soit lev, ou si la pression dynamique est forte. La combinaison de charges de vent et de neige est souvent critique dans ce cas.

    Cependant, dans les portiques deux traves et autres portiques traves multiples, il arrive souvent que la combinaison de charges verticales et de vent dterminent Limportance des charges de vent peut dterminer le type de vrification effectuer. Sil se produit des flches horizontales importantes au niveau des ttes de poteaux en combinaison avec des efforts normaux levs, les effets du second ordre doivent alors tre pris en compte dans la procdure de vrification.

    Les forces de soulvement exerces par le vent sur le revtement peuvent tre relativement leves au niveau des angles, des rives de toit et du fatage du btiment. Dans ces rgions, il peut savrer ncessaire de rduire lespacement de pannes et des lisses.

    ImperfectionsIl convient de prendre en compte des efforts horizontaux quivalents dus aux imperfections gomtriques et structurales, selon lEurocode EN 1993-1-1, pour les ossatures sensibles au flambement en mode nuds dplaables. Leffet des

    du btiment. Toutes les mesures concernant lisolation acoustique sont bases sur les principes physiques suivants :

    Interruption de la transmission, par ex. par lutilisation de systmes multi-couches.Absorption sonore, par ex. par lutilisation de cassettes ou tles perfores.Diminution de la rponse par laugmentation de la masse dun composant.

    Pour des sources sonores uniques, il est recommand de confiner la source dans une enceinte localement isole. Pour obtenir un niveau disolation acoustique lev, lutilisation dun revtement de mur et de toiture absorbant spcial est efficace. Pour les panneaux multi-couches le niveau disolation acoustique peut tre ajust en faisant varier la masse acoustique agissante. En raison de la complexit de cette question, il est recommand de consulter les fabricants spcialiss.

    charges

    Un btiment industriel dun seul niveau construit avec une structure mtallique doit normalement tre dimensionn en prenant en compte les actions et les combinaisons dactions dcrites dans ce chapitre. Les surcharges, les charges de neige et les charges de vent sont donnes dans les Eurocodes EN 1991-1-1, 1991-1-3 et 1991-1-4. Le Tableau 2.1 indique les composants structuraux et les actions appropris, et la Figure 2.15 montre un schma de charges typique.

    charges VertcalesPoids PropreDans la mesure du possible, il convient de vrifier les poids unitaires des matriaux au moyen des donnes des fournisseurs. Les chiffres donns dans le Tableau 2.2 peuvent tre considrs comme typiques des matriaux de couverture et peuvent tre utiliss dans le pr-dimensionnement dune

    construction avec portiques. Le poids propre de lossature en acier est classiquement de 0,2 0,4 kN/m2 de projection horizontale.

    Charges des quipements TechniquesLes charges dues aux quipements techniques sont en gnral trs variables, en fonction de lutilisation du btiment. Dans une structure portiques, on peut avoir des charges ponctuelles leves en raison dquipements comme des passerelles suspendues, des chemins de roulement et ponts roulants, ou des units de manutention. Les charges suivantes peuvent tre utilises pour le pr-dimensionnement :

    Une charge nominale sur la totalit de laire du toit de 0,1 0,25 kN/m de projection horizontale en fonction de lutilisation du btiment, et selon la prsence ou non dun systme de sprinklers.

    Surcharges sur les ToitsLes Eurocodes EN 1991-1-1 et 1-3 dfinissent les valeurs caractristiques de divers types de surcharges agissant sur les toits :

    Une charge minimale de 0,6 kN/m (horizontaux) est applique pour les couvertures dont la pente est infrieure 30, lorsquon ne prvoit aucun accs autre que pour le nettoyage et la maintenance.Une charge concentre de 0,9 kN, uniquement pour le dimensionnement des tles profiles.Une charge uniformment rpartie due la neige sur la totalit de la surface du toit. La valeur de cette charge dpend de la situation gographique du btiment et de son altitude par rapport au niveau de la mer. En cas dutilisation de portiques traves multiples avec des toits en pente, lapparition de charges de neige concentres au niveau des noues doit tre tudie.Une charge non uniforme due laccumulation de neige sur le toit. Le vent soufflant sur le fatage du

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    Guide de bonnes pratiques pour la construction de structures en acier - btiMents usaGe industriel0

    Table 2.3 Facteurs de dimensionnement importants pour les btiments industriels

    Questions relatives la conception et au dimensionnement

    Type de btiment industriel un seul niveau Op

    timis

    atio

    n de

    lesp

    ace

    Dl

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    Expl

    oita

    tion

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    enan

    ce

    Entrepts traves de grande porte

    Installations de fabrication industrielle

    Centres de distribution

    Supermarchs de dtail

    Stockage / Stockage frigorifique

    Installations de fabrication petite chelle

    Bureaux et fabrication lgre

    Usines de traitement

    Centres de loisirs

    Complexes et salles de sports

    Halls dexposition

    Hangars ariens ou de maintenance

    Lgende Non coch = Peu important = important = trs important

    imperfections doit normalement tre pris en compte dans lanalyse structurelle au moyen dune imperfection quivalente sous forme de :

    flches latrales initiales ; et/ouimperfections en arc des lments pris individuellement.

    Autres Charges HorizontalesEn fonction du projet, il se peut que dautres charges horizontales supplmentaires doivent tre prises

    en compte, comme la pression des terres, les forces provoques par le fonctionnement dengins de levage, les actions accidentelles et les actions sismiques.

    consdratons relatves la conceptonGnraltsAvant deffectuer le dimensionnement dtaill dun btiment industriel, il est essentiel de prendre en compte de

    nombreux aspects, et notamment :Loptimisation de lespace.Les dlais de construction.Laccs et la scurit.La flexibilit dutilisation.La performance environnementale.La normalisation des composants.La chaine des approvisionnements.Lintgration des quipements techniques.Le site environnant.Lesthtique et limpact visuel.

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    0Facteurs-cles pour la conception

    Figure 2.16 Possibilits demplacement dun bureau associ un btiment industriel

    (a) Intrieur (b) extrieur (c) sur plancher dtage

    Bureau Bureau

    Bureau

    Hall Hall

    Hall

    La performance thermique et ltanchit lair.Lisolation acoustique.Ltanchit relative aux intempries.La scurit incendie.La conception long terme.Les aspects du dveloppement durable.La fin de vie et le recyclage.

    Limportance de chacun de ces points dpend du type de btiment. Par exemple, les exigences formules pour un centre de distribution seront diffrentes de celles formules pour une unit de fabrication.

    Afin dlaborer un dimensionnement conceptuel efficace, il est ncessaire dtudier ces points en fonction de leur importance, selon le type de btiment. Le Tableau 2.3 contient une matrice donnant limportance de chaque point en fonction de divers types de btiments usage industriel. Noter que cette matrice nest quindicative, tant donn que chaque projet est diffrent. Elle peut cependant servir daide gnrale.

    compartmentage et usage MxteDe plus en plus, les grands btiments industriels sont conus pour un usage mixte, cest--dire, dans la plupart des cas, quils comprennent des espaces de bureaux et/ou des locaux pour les employs. Il existe diffrentes possibilits

    demplacements pour ces espaces et usages supplmentaires, comme indiqu dans la Figure 2.16 :

    Pour des btiments industriels un seul niveau, cration dun espace distinct lintrieur du btiment, ventuellement sur deux tages, spar par des murs intrieurs.Dans un btiment extrieur, reli directement au hall lui-mme.Pour des btiments industriels deux niveaux, occupation partielle de ltage suprieur.

    Ceci entrane des exigences particulires de dimensionnement et de conception pour lossature porteuse et des performances en termes de physique du btiment. Si la zone de bureaux est situe ltage suprieur du btiment industriel, elle peut tre conue comme une structure distincte comprise dans la structure du btiment. Dans ce cas, les planchers de btiments commerciaux peuvent tre utiliss, souvent bass sur des lments mixtes acier/bton, par exemple des poutres intgres. Une autre possibilit consiste intgrer les bureaux la structure principale. Ceci exige une attention particulire quant la stabilisation des parties liaisonnes du btiment.

    Outre les questions touchant la structure, une attention particulire doit tre accorde aux points suivants :

    Protection IncendieLe compartimentage en incendie peut jouer un rle important dans la conception des btiments industriels de grandes dimensions, mme sils ne comportent pas despace intrieur de bureaux. Pour empcher la propagation du feu, la dimension des compartiments est limite une certaine valeur. Par consquent, des murs de sparation coupe-feu doivent tre prvus, et ceux-ci doivent normalement assurer une rsistance au feu dau moins 60 minutes et souvent de 90 minutes. Cette disposition est encore plus vitale si des produits dangereux sont stocks dans le btiment.

    Etant donn que les bureaux sont conus pour tre utiliss par un grand nombre de personnes, les exigences relatives la scurit incendie sont plus strictes. Si les bureaux sont situs au dernier tage du btiment, des voies dvacuation supplmentaires sont exigs et il convient de prendre en compte des mesures actives de lutte contre lincendie. Toute propagation du feu dun compartiment lautre doit tre empche, ce qui peut se faire, par exemple, en utilisant une dalle mixte entre les bureaux et lespace industriel.

    Isolation ThermiqueComme pour la scurit incendie, les bureaux sont galement lobjet

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    dexigences plus strictes pour lisolation thermique. Dans les btiments industriels utiliss pour le stockage de produits non sensibles, une isolation thermique peut ne pas tre exige. Dans les bureaux, cependant, un niveau de confort lev est ncessaire, ce qui rend indispensable une isolation thermique. Les interfaces entre les compartiments froids et les compartiments chauds doivent donc tre conues de sorte assurer une isolation approprie.

    Performance AcoustiqueParticulirement dans les btiments industriels o les processus de production sont bruyants, une sparation stricte entre lunit de production et les zones de bureaux doit tre ralise. Cette sparation peut exiger la prise de mesures particulires pour lisolation acoustique, en fonction des processus de production concerns.

    dallesDans la plupart des cas, les dalles des btiments industriels sont prvues pour des vhicules ou des machines lourdes. Elles sont dimensionnes en consquence pour rester planes. Les charges concentres dues aux vhicules, aux machines, aux rayonnages et aux conteneurs doivent tre prises en compte.

    La plupart des btiments industriels possdent une dalle en bton dune paisseur minimale de 150 mm, pos sur une couche de sable ou de gravier dune paisseur minimale de 150 mm galement. Pour les surfaces de dalles tendues, il est ncessaire de prvoir une couche de glissement entre la couche de base et le bton, ralise en gnral au moyen de deux paisseurs de matriau synthtique.

    intgraton des qupements technquesPour les btiments industriels, des exigences spcifiques relatives aux quipements techniques sont souvent fixes, car ncessaires au fonctionnement de machines et de chanes de production.

    Il convient de prendre en compte lintgration de ces quipements techniques ds les premires tapes de ltablissement du projet. En particulier, la position et la dimension des conduites doivent normalement faire lobjet dune coordination avec le schma structurel et les dispositions prises pour lclairage naturel.

    Lutilisation de systmes structuraux comme les treillis et les poutres cellulaires peut faciliter lintgration des quipements techniques et concourir obtenir un aspect cohrent du btiment.

    Le dimensionnement des locaux et des installations techniques peut revtir une importance capitale dans les btiments industriels. La centralisation des quipements techniques du btiment peut offrir lavantage dune maintenance facilite. La Figure 2.17 montre diffrentes solutions possibles pour le positionnement des locaux techniques.

    Une ventilation naturelle rduit la dpendance par rapport aux systmes de conditionnement dair. Cela entrane une rduction des missions de CO2 du btiment. Lefficacit de la ventilation naturelle dpend de la dimension et de lorientation du btiment. Linstallation dvents en toiture constitue une option courante pour la ventilation naturelle de btiments dpourvus douvertures suffisamment grandes. Ils doivent tre

    soigneusement positionns pour une efficacit maximale. Aujourdhui, les systmes de ventilation dans les btiments industriels reposent la fois sur un dispositif de ventilation naturelle et des ventilateurs mcaniques afin de garantir la performance pour toutes les configurations mtorologiques.

    Des systmes de ventilation mcanique double flux utilisent la chaleur de lair vici extrait pour rchauffer lair neuf, plus froid, insuffl dans le btiment. Lair chaud est vacu du btiment dans une conduite parallle ladmission dair frais, ce qui permet un transfert thermique entre lair extrait et lair neuf. Bien que ce transfert thermique ne soit jamais efficace 100%, lutilisation de tels systmes rduit de faon significative la quantit dnergie ncessaire pour maintenir la temprature un niveau confortable.

    Dautres points peuvent ncessiter dtre pris en compte en ce qui concerne les quipements techniques :

    Les influences possibles des lments de protection solaire sur le renouvellement de lair.Lextraction des odeurs.Le contrle de lhumidit.Le contrle de ltanchit.Lisolation acoustique.

    eclarageLes exigences relatives lclairage des btiments industriels dpendent du type dutilisation.

    La conception et la disposition des ouvertures destines assurer un clairage naturel permettent une diversit architecturale. Lutilisation de verrires et de pignons vitrs est courante, ainsi que celle de bandeaux lumineux en faade (Figure 2.18). Les ouvertures destines

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    0Facteurs-cles pour la conception

    (a) Equipements de service spars (b) Equipements de service sur le toit

    (c) Equipements de service lintrieur (d) Equipement de service en sous-sol

    Figure 2.17 (Droite) Possibilits de dispositions des locaux techniques et des chemins de canalisations techniques

    Figure 2.18 (Bas, droite) Exemples de mthodes utilises pour assurer un clairage naturel dans les btiments industriels

    (d) Sheds

    (b) Bandeau de fentres en faade

    (c) Lanterneaux linaires

    (a) Lanterneaux distribus uniformment

    lclairage naturel peuvent servir pour lvacuation des fumes et des gaz chauds en cas dincendie.

    Un clairage naturel bien conu peut avoir un impact significatif sur les missions de carbone du btiment. Cependant, trop dclairage naturel peut entraner un apport solaire trop important en t, et donc un chauffement excessif, et si lenveloppe vient se dtriorer, contrario cela conduit une augmentation des dperditions calorifiques au travers de lenveloppe en hiver.

    La dcision dexploiter la lumire naturelle dans un btiment, ainsi que le choix du type dclairage naturel ont des consquences importantes sur la conception globale de louvrage.

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  • 03 Structures Porteuses

    en France, ces systmes sont rarement utiliss pour des raisons de responsabilits relatives la rsistance structurelle du btiment. Lutilisation de poteaux extrmits encastres, de noyaux et de murs en cisaillement peut galement assurer un encastrement hors du plan du portique.

    Un certain nombre de types de structures peuvent tre considrs plus ou moins comme des portiques. Les informations qui sont fournies quant aux traves, aux pentes de toits, etc. sont typiques des formes de construction prsentes dans ce document.

    Les profils en acier utiliss dans les portiques dune porte de 12 m 30 m sont en gnral des profils lamins chaud en aciers de nuance S235, S275 ou mme S355. Lutilisation dacier haute rsistance est rarement conomique dans les structures o les critres daptitude au service (cest--dire de flche) ou de stabilit dterminent le dimensionnement.

    Les portiques dimensionns au moyen dune analyse globale plastique sont plus conomiques, bien quune analyse globale lastique soit privilgie dans certains pays. Lorsquune analyse plastique est utilise, les dimensions des sections doivent tre adquates pour permettre le dveloppement de la rsistance plastique la flexion (formation de rotules plastiques).

    Portal frame structures

    Structures poteaux-poutres

    Contreventements et composants secondaires

    Assemblages

    portquesLes btiments portiques sont en gnral des structures de faible hauteur, comprenant des poteaux et des traverses horizontales ou inclines, lis par des assemblages rsistant aux moments.

    Les portiques pieds de poteaux articuls sont en gnral prfrs car ils permettent des fondations de dimensions plus rduites compares des pieds encastrs. En outre, les pieds de poteaux encastrs rigides demandent de raliser un assemblage plus coteux et sont donc surtout utiliss si le portique doit supporter des forces horizontales leves. Toutefois, les poteaux articuls ont linconvnient dexiger des quantits dacier lgrement suprieures en raison de la moindre rigidit de lossature vis--vis des forces verticales et horizontales.

    Les portiques rigides sont stables dans leurs propres plans, et ils permettent dobtenir des traves dgages, cest--dire sans contreventements. La stabilit est obtenue par la continuit au niveau des assemblages. Ils sont en gnral raliss avec des jarrets disposs au niveau des assemblages poteaux-poutres de rives.

    Dans la plupart des cas, la stabilit hors du plan doit tre assure par des lments additionnels, comme des pannes ou des entretoises tubulaires (Figure 3.1). Si lon utilise des tles profiles, le toit peut tre raidi de par laction de diaphragme de lenveloppe (effet de peau), sans que lon ait besoin dun autre contreventement. En pratique,

    Ce chapitre dcrit les systmes couramment utiliss pour les structures porteuses principales des btiments industriels. Il dcrit les caractris-tiques des portiques et des structures poteaux-poutres, et donne des informations sur les assemblages et les composants secondaires.

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    0structures porteuses

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    types de portques en acerportque avec tot double penteLune des structures les plus couramment utilises pour les btiments industriels est le portique symtrique trave unique, illustr dans la Figure 3.2. Les caractristiques suivantes sont les plus conomiques et peuvent donc servir de base dans les premires tapes du dimensionnement :

    Porte de 15 m 50 m (une porte de 25 35 m est la plus efficace).Hauteurs de rives de 5 10 m (une hauteur de 5 6 m est la plus efficace).Pente de toit de 5 10 (un angle de 6 est couramment adopt).Espacement des portiques de 5 m 8 m (les espacements les plus grands tant associs aux portiques de plus longues portes).Prsence de jarrets dans les traverses au niveau des rives et, si ncessaire, au fatage.

    Figure 3.1 Exemples de contreventement hors du plan dun portique

    Le Tableau 3.1 peut servir daide pour le pr-dimensionnement des portiques trave unique. Lutilisation de jarrets au niveau des rives et du fatage rduit la hauteur ncessaire de la traverse tout en permettant de transmettre les moments en ces endroits. Le jarret est souvent dcoup dans un profil de mmes dimensions que la traverse.

    portque avec plancher en mezzanneDes bureaux sont souvent installs sur les structures de portiques au moyen dun plancher en mezzanine (voir Figure 3.3), dont la largeur peut tre partielle ou totale.

    Ce plancher peut servir de contreventement la structure et tre dimensionner en consquence. Il arrive souvent que le plancher interne exige galement une protection contre le feu.

    portque avec mezzanne extreureLes bureaux peuvent tre situs en dehors du portique, crant ainsi une structure de portique asymtrique, comme illustr dans la Figure 3.4. Le principal avantage de cette ossature est que des jarrets ou des poteaux de grandes dimensions ne forment pas dobstacles lespace de bureaux. En gnral, cette structure additionnelle est stabilise par le portique.

    portque avec pont roulant et corbeauxLes ponts roulants, si leur prsence est ncessaire, exercent une influence importante sur le calcul et les dimensions des portiques. Ils provoquent des charges verticales supplmentaires ainsi que des forces horizontales considrables, ce qui a un effet sur la dimension de la section des poteaux, en particulier.

    Ossature contrevente longitudinalement en utilisant un treillis de contreventement dans la toiture et un portique dans les longs pans afin de placer une porte

    Ossature contrevente longitudinalement en utilisant un treillis de contreventement dans le toiture et un contreventement spcial dans les longs pans pour permettre de placer une porte

    Ossature contrevente longitudinalement en utilisant un treillis de contreventement dans la toiture et les longs pans. Des portiques de pignons permettent de raliser des extensions futures

    Ossature contrevente dans deux directions en utilisant un treillis de contreventement dans la toiture, les pignons et les longs pans

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    0structures porteuses

    Jarret

    Chneau-rive

    Pente Fatage

    Gousset de fatage

    Traverse

    Poteau

    Figure 3.2 Portique symtrique porte unique

    Table 3.1 Table de pr-dimensionnement pour les portiques

    Mezzanine

    Figure 3.3 Portique avec un plancher en mezzanine intrieur

    Mezzanine

    Figure 3.4 Portique avec un plancher en mezzanine extrieur

    Charge de neige Porte

    Hauteur de rives

    Pente de toit Traves

    Profil en acier ncessaire pour :

    [kN/m] [m] [m] [] [m] Poteau Traverse

    0.75

    30.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 IPE 55025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 450 IPE 45015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 360 IPE 36012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 300 IPE 300

    1.20

    30.0 6.0 6.0 5.0 HEA 500 HEA 50025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 IPE 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 450 IPE 45012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 360 IPE 360

    2.00

    30.0 6.0 6.0 5.0 HEA 650 HEA 65025.0 6.0 6.0 5.0 HEA 550 HEA 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 HEA 60015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 400 IPE 400

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    Lorsque le pont roulant est de capacit relativement faible (jusqu 20 tonnes environ), des corbeaux peuvent tre fixes sur les poteaux pour supporter le pont roulant (voir Figure 3.5). Lutilisation dun tirant positionn au niveau des jarrets sur la largeur du btiment ou entre les pieds des poteaux peut savrer ncessaire pour rduire les dplacements horizontaux aux niveaux des rives. Les dplacements horizontaux au niveau des chemins de roulement peuvent revtir une importance capitale pour le fonctionnement du pont roulant.

    Pour les ponts roulants lourds, il convient dappuyer les chemins de roulement sur des poteaux supplmentaires, qui peuvent tre lis aux poteaux du portique au moyen de contreventements afin den assurer la stabilit.

    portque tayLorsque la porte dun portique est suprieure 30 m, et quil nest pas ncessaire dobtenir une porte libre, le recours un portique tay (voir Figure 3.6) peut rduire la dimension de la traverse ainsi que les forces horizontales exerces au niveau des

    Figure 3.6 Portique tay

    pieds des poteaux, permettant ainsi des conomies la fois sur les quantits dacier et sur les fondations.

    Ce type de portique est parfois appel portique tay trave unique, mais il agit de fait comme un portique deux traves.

    portque trantsAvec un portique tirants (voir Figure 3.7), on obtient une rduction des mouvements horizontaux sur les rives ainsi que des moments agissant dans les poteaux, au prix dune rduction de la hauteur libre. Pour les pentes de toit infrieures 15, des forces importantes se dveloppent dans les traverses et dans le tirant.

    portque mansardUn portique Mansard est compos dune srie dlments de traverses et de jarrets (comme illustr dans la Figure 3.8). Il peut tre utilis lorsqu une grande trave libre est ncessaire, mais la hauteur des rives du btiment doit tre rduite. Un portique Mansard avec tirants peut constituer une solution conomique lorsquil est ncessaire de rduire les dplacements horizontaux des rives.

    Hauteur libre

    Positionnement possible pour un point fixe anti-dversement

    Etai

    *

    portque traverse cntreLes portiques traverses cintres (voir Figure 3.9 et Figure 2.8) sont souvent utiliss pour des raisons architecturales. La traverse peut tre cintre selon un rayon rsultant du cintrage froid. Pour les portes suprieures 16 m, il peut tre ncessaire de prvoir des assemblages en continuit dans la traverse en raison des limitations de transport. Pour des raisons architecturales, ces assemblages de continuit peuvent tre dimensionns de sorte tre peu visible.

    Une autre solution, lorsque le toit doit tre cintr mais lorsquil nest pas ncessaire que le portique le soit, consiste fabriquer la traverse sous forme dune srie dlments rectilignes.

    portque poutre cellulareLes poutres cellulaires sont couramment utilises pour les portiques dont les traverses sont cintres (voir Figure 3.10 et Figure 2.9). Lorsque des assemblages de continuit de la traverse sont ncessaires pour le transport, ces assemblages doivent normalement tre conus de sorte prserver les

    Corbeau

    Figure 3.5 Portique avec un corbeau sur les poteaux

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    0structures porteuses

    Figure 3.8 Portique Mansard

    Des tirants sont ncessaires pour les grandes portes

    Tie

    Figure 3.9 Portique avec traverse cintre

    Figure 3.11 Pignons dextrmit dans une structure portiques

    Contreventement cbles

    Porte pour le personnel

    Niveau du sol

    Porte industrielle

    Figure 3.7 Portique tirants

    Figure 3.10 Poutre cellulaire utilise dans un portique

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    Charge de neige Porte

    Hauteur de rives

    Pente de toit Traves

    Profil en acier ncessaire pour :

    [kN/m] [m] [m] [] [m] Poteau Poutre

    0.75

    30.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 HEA 55025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 IPE 60020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 36012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 160 IPE 300

    1.20

    30.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 70025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 IPE 55015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 220 IPE 45012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 180 IPE 360

    2.00

    30.0 6.0 6.0 5.0 IPE 330 HEA 90025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 70020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 50012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 450

    Table 3.2 Table de pr-dimensionnement pour les structures poteaux-poutres

    Epaisseur dacier 1.5 - 3 mm

    Profil Z

    260 mm240 mm210 mm195 mm175 mmHauteur H

    H

    H

    Profil C

    Dpend de H max. 100 mmmin. 30 mm

    max. 350 mm

    min. 80 mm

    0

    Epaisseur dacier 1.5 - 4 mm

    Hau

    teu

    r H

    max. 350 mmEpaisseur dacier 1.5 - 4 mm

    min. 80 mm

    0

    Dpend de H max. 100 mmmin. 30 mm

    Profil U

    Hau

    teu

    r H

    Figure 3.12 Profils forms froid habituellement utiliss pour les pannes

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    0structures porteuses

    (a) Appui pour panne continue en acier lamin

    (b) Appuis pour pannes simplement appuyes en acier lamin

    (c) Appui pour panne continue en acier form froid de section Z

    (d) Appuis pour pannes simplement appuyes en acier form froid de section sigma

    caractristiques architecturales de cette forme de construction.

    portques de pgnonLes portiques de faades de pignon sont situs aux extrmits du btiment et peuvent consister en poteaux et traverses simplement appuyes, plutt que dtres des portiques complets (voir Figure 3.11). Si le btiment est destin tre agrandi ultrieurement, il convient de prvoir un portique identique aux portiques intrieurs.

    Dans les cas o la stabilit du pignon nest pas assure par un portique, il est ncessaire dutiliser des contreventements ou des panneaux rigides, comme indiqu la Figure 3.11.

    structures poteaux-poutresLes structures poteaux-poutres exigent la prsence dun systme de

    Figure 3.13 Solutions possibles pour les assemblages pannes-traverses

    contreventement indpendant dans les deux directions. Les poutres peuvent tre des profils en I ou des poutres treillis. Le Tableau 3.2 donne certaines dimensions indicatives des poteaux et des poutres pour un pr-dimensionnement.

    structures poteaux-poutres peds de poteaux artculesDans les structures poteaux-poutres simples, les poteaux sont sollicits principalement en compression, ce qui permet lutilisation de poteaux de plus faibles dimensions. Par rapport au portique, les sollicitations exerces dans la poutre sont suprieures, ce qui entrane lutilisation de profils en acier de plus fortes dimensions. Etant donn que les assemblages articuls sont moins complexes que les assemblages continus, les cots de fabrication peuvent sen trouver rduits.

    Pour ce type de structure porteuse, il est ncessaire de prvoir des contreventements dans les deux directions, dans le toit ainsi que dans les murs, afin dassurer la stabilit relative aux charges horizontales. Pour cette raison, ce type de structure est souvent utilis pour les halls pratiquement ferms (cest--dire ne possdant pas douverture importante). Ceci doit galement tre mis en oeuvre pendant la phase de montage par lutilisation de contreventements provisoires.

    structures poteaux-poutres peds de poteaux encastrsLorsquon utilise des poteaux pieds encastrs, il est ncessaire de prvoir des fondations de plus grandes dimensions en raison du moment flchissant additionnel. Etant donn que la sollicitation importante dans les poteaux devient le moment et non plus

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    Pannesu

    Positions possible pour un point fixe anti-dversement des poteaux et des traverseso

    FFLMur de protectionen maonnerie

    Tirant (Optionnel ; non habituel)

    2

    Sablire forme froid

    1

    Lisses3 4

    5

    Platine de pied de poteau

    Poteau

    Traverse

    Jarret de rive

    Gousset dassemblage de fate

    (a) Coupe montrant le portique et ses points fixes

    Contreventement

    Pannes formes froid

    Sablires en lments minces forms froid

    Liernes ; si ncessaire

    (b) Vue en plan de lossature de toiture

    Contreventement de long pan

    Lierne

    Lisses Tirant diagonal

    (c) Vue en lvation

    Figure 3.14 Vue densemble des composants structuraux secondaires dans une structure portiques

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    0structures porteuses

    Soudure de semelle tendue

    Jarret

    Raidisseur tendu (si ncessaire)

    Section lamine I

    Boulons 8.8 ou 10.9

    Raidisseur en compression (si ncessaire)

    Platine

    Section lamine H

    Figure 3.15 Assemblages poteaux-poutres typiques dans un portique

    leffort normal, les dimensions de fondations ncessaires sont importantes et peuvent savrer peu conomiques. Les poteaux de grandes dimensions destins aux btiments industriels quips de ponts roulants peuvent tre conus comme des structures treillis.

    Compars aux portiques, les moments internes exercs dans les traverses, ainsi que les dformations latrales, sont suprieurs. Les avantages de ce systme rsident dans son insensibilit aux mouvements de sol et, dans le cas dappuis encastrs, dans le fait que la rigidit de lappui agit dans les deux directions. La structure est donc stable aprs installation sans avoir recours un contreventement supplmentaire.

    contreventements et composants secondaresLa Figure 3.14 montre une structure de portique en acier typique avec ses composants secondaires. Des systmes similaires sont raliss pour les assemblages de continuit de traverses et poteaux.

    Les systmes de contreventement illustrs dans la Figure 3.1 font en gnral appel un contreventement (habituellement ralis au moyen de barres) dans le plan du toit ou du mur. Des pannes et des lisses latrales supportent le toit et le revtement de murs, et stabilisent la structure en acier contre le flambement transversal. Une autre solution consiste utiliser des panneaux assurant une rigidit au cisaillement ou des tles profiles en acier dont on exploite leffet de diaphragme, pour assurer une stabilit suffisante hors du plan.

    pannesLes pannes transmettent les efforts entre le revtement de couverture et les lments structuraux principaux, cest--dire les traverses. En outre, elles peuvent agir comme lments comprims en tant que partie du systme de contreventement et participent la stabilisation vis--vis du dversement de la traverse. Pour des traves allant jusqu 7 m, il peut savrer conomique dinstaller les tles profiles entre les

    traverses sans utiliser de pannes. Des traves plus grandes permettent une rduction du nombre de plots de fondations et dlments structuraux principaux, mais exige le recours des pannes plus lourdes. Dans les btiments industriels, on utilise des profils en I lamins ainsi que des lments forms froid en Z, C, U ou la demande, comme illustr dans la Figure 3.12.

    Lorsque lon utilise des pannes formes froid, celles-ci sont habituellement positionnes selon un espacement denviron 1,5 m 2,5 m. Lespacement entre les pannes est rduit dans les zones o les charges de vent et de neige sont leves, et lorsque la stabilit de la traverse est ncessaire, par exemple proximit des rives et des noues. Les fabricants proposent souvent des solutions prouves pour les assemblages sur le profil de la traverse, faisant appel lments prfabriqus en plaques dacier, comme illustr dans la Figure 3.13.

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    Traverse en section lamine

    Jarret dassemblage de fatage

    Boulons 8.8 ou 10.9 Platine dextrmit

    Figure 3.16 (Droite) Assemblages de fatage typiques dans un portique

    Figure 3.17 (Bas) Exemples typiques de pieds de poteaux articuls dans un portique

    assemblagesLes trois assemblages principaux dans un portique trave unique sont ceux situs au niveau des rives, du fatage et des pieds des poteaux.

    Pour les rives, on utilise le plus souvent des assemblages boulonns comme illustr dans la Figure 3.15. Un jarret peut tre ralis par soudage dune chute sur la traverse, afin daugmenter localement sa hauteur et rendre le dimensionnement de lassemblage plus efficace. La chute est souvent prise dans le mme profil en acier que celui utilis pour la traverse.

    Dans certains cas, le poteau et la partie jarret de la traverse sont construits comme un seul lment. La partie de la

    traverse hauteur constante est alors boulonne au moyen dun assemblage platine.

    Afin de rduire les cots de fabrication, il est prfrable de dimensionner les assemblages de rives sans avoir recours des raidisseurs. Dans certains cas, il est ncessaire de tenir compte des effets de la rduction de la rigidit des assemblages sur le comportement global de la structure, cest--dire les effets sur les sollicitations et les flches. LEN 1993-1-8 donne une procdure de dimensionnement prenant en compte ces effets dit de semi-rigidit.

    Lassemblage au fatage est souvent dimensionn de faon similaire, voir Figure 3.16. Si la porte de lossature

    nexcde pas les limites fixes pour le transport (environ 16 m), lassemblage du fatage peut tre ralis en usine, hors chantier, permettant ainsi des conomies.

    Les pieds de poteaux sont souvent articuls, avec des tolrances plus larges afin de faciliter les interfaces entre le bton et lacier. On trouvera des dtails typiques dans la Figure 3.17. Les assemblages articuls sont souvent prfrs afin de rduire au minimum les dimensions des fondations. Toutefois, des forces horizontales leves peuvent ncessiter le recours des assemblages de pieds encastrs.

  • systmes de totsIl existe un certain nombre de types de revtements spcifiques qui peuvent tre utiliss dans les btiments industriels. Ils peuvent tre classs en grands types et sont dcrits dans les chapitres suivants.

    tles profl trapzodal smple peauLes bardages simple peau sont largement utiliss dans les structures agricoles et industrielles lorsquaucune isolation nest exige. En gnral, ils peuvent tre utiliss pour les toits faible pente, jusqu 4, condition que les recouvrements et les joints dtanchit soient conformes aux recommandations des fabricants relatives aux faibles

    Le prsent chapitre dcrit des systmes couramment utiliss pour les couvertures et les longs pans servant denveloppe au btiment et pouvant en mme temps assurer la stabilit de la structure porteuse principale. Les principaux aspects architecturaux concernant les btiments usage industriel, tels lintgration des quipements techniques et lclairage sont voqus.

    pentes. Les tles sont fixes directement sur les pannes et les lisses latrales, et elles assurent une stabilisation au dversement (voir Figure 4.1). Dans certains cas, lisolation est fixe directement sous les tles.

    En gnral, les tles sont profiles avec des aciers galvaniss de nuances S 280 G, S 320 G ou S 275 G conformment lEN 10326. En raison du grand nombre de formes du produit, il nexiste aucune dimension normalise pour les tles profiles, bien quil existe de fortes similitudes entre les produits et les formes. Lpaisseur des tles en acier est habituellement comprise entre 0,50 et 1,50 mm (galvanisation comprise).

    Figure 4.1 Tles profil trapzodal pour simple peau

    Systmes de murs et faades

    04 Systemes de Toits et de Faades

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    0systeMes de toits et de Faades

    Systmes de toits

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    systme double peauLes systmes double peau sont en gnral constitus dun plateau en acier qui est fix aux pannes, dun systme dcarteurs (entretoises, Z, fausses pannes, etc, dune isolation et dune tle extrieure. Etant donn que la rigidit de lassemblage entre la feuille extrieure et la feuille intrieure peut ne pas tre suffisante, le plateau de doublage et les fixations doivent tre choisis de telle sorte quils assurent aux pannes la stabilit exige. Dautres formes de construction possibles, faisant appel des entretoises

    Ecarteur Z

    Entretoise en plastique

    Isolation

    Tle

    Panne ou traverse lamine

    Plateau

    Figure 4.2 (Haut droite) Toiture double peau faisant appel des carteurs en plastique et des entretoises en Z

    Tle

    Isolation

    PlateauFausse panne

    EntretoiseFigure 4.3 (Bas droite) Toiture double

    peau faisant appel des entretoises Fausse-panne et querres

    en plastique et une fausse panne en Z, et des entretoises en querre, sont illustres dans les Figures 4.2 et 4.3.

    Comme les paisseurs disolation ont t augmentes pour obtenir une meilleure performance thermique, la tendance sest oriente vers les solutions rail et querres, qui assurent une plus grande stabilit.

    Associs une tanchit approprie des joints, les plateaux de doublage peuvent tre utiliss pour former une sparation tanche. Une autre solution

    peut consister poser une membrane impermable sur le plateau de doublage.

    tles profles jonts serts et entretoses clpsesLes tles profiles joints sertis comportent des fixations non visibles et peuvent tre poses en longueurs allant jusqu 30 m. Les avantages sont labsence de perforation de la tle susceptible de donner lieu des infiltrations deau, et leur mise en oeuvre rapide. Les fixations sont ralises avec des clips qui maintiennent les tles en

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    Isolation

    Tle

    Clip de joint sertis

    Panne ou traverse lamine

    Figure 4.4 (Haut gauche) Panneaux joints sertis avec plateaux de doublage

    Isolation

    Tle

    Clip de joint sertis

    Figure 4.5 (Bas gauche) Panneaux sandwich avec clips de fixation

    place, mais qui autorisent un mouvement longitudinal (voir Figure 4.4). Linconvnient est quelles assurent une stabilisation des pannes notablement plus faible quavec un systme fixations traditionnelles. Nanmoins, un plateau de doublage correctement fix assure aux pannes une stabilit approprie.

    panneaux sandwchLes panneaux sandwich sont forms par une couche en mousse isolante place entre une tle intrieure et une tle extrieure. Les panneaux sandwich

    possdent de bonnes capacits de porte en raison de leur action mixte en flexion. Il existe des systmes joints sertis (voir Figure 4.5) ainsi que des systmes fixations directes. Ces systmes assurent videmment des niveaux de stabilit diffrents aux pannes.

    Les lments sandwich pour toitures ont en gnral une largeur de 1000 mm avec des paisseurs variant de 70 110 mm, selon le degr disolation thermique exige et les besoins de rsistance structurelle. Malgr leur paisseur, leur

    poids propre est relativement faible. Ces lments sont donc faciles manipuler et assembler. Des longueurs pouvant aller jusqu 20 m pour les toits et les faades permettent de raliser des constructions avec un faible nombre de joints. La tle extrieure est habituellement en acier galvanise de 0,4 1,0 mm dpaisseur.

    Les faces intrieures des panneaux-sandwich sont souvent rainures ; des modles spciaux surface plane sont disponibles. Des modles fines cannelures ont galement t raliss,

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    nombreux avantages offerts par les panneaux mxtes ou les panneaux-sandwch :

    La fabrication des panneaux permet une rduction des dlais de construction et un bon rapport qualit-prix

    Bonne performance en physique du btiment

    Possibilit dinstallation dans presque toutes les conditions mtorologiques

    Longues portes possibles, ce qui rduit un minimum le nombre dlments de la structure support

    Figure 4.7 Panneaux solaires et refroidissement par eau. Source : Corus

    donnant limpression dune surface plane une certaine distance bien qutant profils. La Figure 4.6 montre quelques types de profilage extrieurs de panneaux-sandwich.

    Les exigences relatives la protection anticorrosion des panneaux sandwich sont les mmes que pour les tles en acier profil trapzodal. En ce qui concerne les mousses disolation en mousse, les solutions suivantes ont t dveloppes :

    Mousse polyurthane rigide ;Matriau isolant minral/en fibre ;Polystyrne (utilis exceptionnellement en raison de son faible pouvoir isolant).

    Les tles et mousses sont des matriaux physiologiquement neutres la fois lors

    Tle plate

    Tle ondes larges

    Tles ondes troites

    Tles ondes micro-profil

    Tles ondes trapzodales

    Tles ondes sinusodalesFigure 4.6 Types de profilage extrieurs

    pour panneaux-sandwich

    de la production, de lassemblage et en usage permanent dans le btiment.

    La mousse est inodore, imputrescible et rsistante aux moisissures. Elle est en outre facilement recyclable.

    Un facteur primordial qui doit tre pris en compte pour le dimensionnement des panneaux-sandwich est le gradient de temprature dans llment. Le rayonnement solaire peut chauffer et dilater la tle extrieure, ce qui peut la longue induire la sparation entre les peaux intrieure et extrieure.

    Pour les panneaux simplement appuys, ceci provoque une flexion du panneau. Mme si ce phnomne ne gnre aucune sollicitation

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    0systeMes de toits et de Faades

    Panneaux sandwichposes sur

    sous-structure en acier

    Stahl-Informations-Zentrum : Dach und Fassadenelemente aus Stahl - Erfolgreich Planen und Konstruieren, Dokumentation 588, Dsseldorf, 2005

    Panneauxsandwichposs sur

    sous-structure en bois

    Tles profilespose sur

    sous-structureen acier

    Coutureslongitudinales

    entre tles

    Couturestransversales

    entre tles Types de vis de fixation

    A AZ

    Figure 4.8 Domaine dapplication des lments de fixation pour divers revtements

    supplmentaire, il peut affecter laspect de lenveloppe.

    Pour les panneaux poss en continuit, sur les appuis intermdiaires, le panneau est soumis flexion et cintrage. Cela gnre des efforts de compression dans les tles, ce qui peut entraner le voilement du panneau. Plus la couleur du panneau est sombre, plus les efforts de compression sont levs. Par consquent, pour les panneaux poss en continuits, il faut effectuer des calculs de vrifications pour deux situations : calculs pour priodes dt et pour priodes hivernales, en prenant en compte le coloris du panneau.

    Au niveau europen, lEN 14509 (en prparation) prsente une mthode de dimensionnement structural ainsi que les principes de production et les exigences de qualit des panneaux-sandwich.

    De plus amples informations peuvent tre obtenues auprs des fabricants.

    systmes de couvertures spcauxsDans un btiment industriel, un toit plat couvre une grande surface et est expos au rayonnement solaire. On peut tirer avantage de cette situation en intgrant dans le toit une membrane comportant des cellules photovoltaques afin de

    produire de lnergie. Il existe sur le march des produits conomiques et faciles mettre en uvre.

    Un autre systme de toiture en acier a t dvelopp comportant un systme de canalisations deau intgr destin rcuprer et utiliser le rayonnement solaire pour produire de leau chaude (collecteur thermique solaire).

    elments de fxatonLes techniques de fixation comprennent les assemblages des tles sur la structure support et les couturages des tles entre elles.

    Figure 4.9 Panneaux mixtes positionns horizontalement

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    Figure 4.10 Panneaux mixtes positionns horizontalement et long bandeaux de fentres

    Figure 4.11 Grande fentre et panneaux mixtes avec mur de protection en briques

    Pour la fixation des tles en acier, on utilise des vis (auto-taraudeuses) ou des rivets. Pour les tles profiles, au moins une onde sur deux doit tre fix sur la structure support. Si les tles sont utilises comme diaphragme, le nombre de fixation doit tre calcul de sorte quelles rsistent au flux de cisaillement appliqu.

    Pour les lments sandwich, le concepteur doit tenir compte du systme de fixation sur la rsistance du panneau.

    La Figure 4.8 montre les diffrents types dlments de fixation en fonction de la structure support.

    systmes de murs et faadesIl existe de nombreux systmes pour la conception des murs extrieurs de btiments industriels. Les revtements en tles dacier sont les plus couramment

    utiliss, car ils offrent un haut niveau de qualit, un montage rapide et un bon rapport qualit-prix. En gnral, les revtements en tles peuvent tre classs dans les mmes types que les revtements de toit, de la faon suivante :

    Tles, orientes verticalement et poses sur des lisses ;Tles ou plateaux de doublage structuraux poss horizontalement entre les poteaux ;Panneaux-sandwich poss horizontalement entre les poteaux, rendant ainsi les lisses inutiles ;Cassette mtallique supporte par des lisses.

    Diffrentes formes de revtements peuvent tre utilises simultanment pour obtenir des effets visuels sur une mme faade. Quelques exemples sont illustrs dans les Figures 4.9 4.11.

    La brique est parfois utilise comme mur dappui pour des raisons de rsistance aux impacts, comme illustr dans la Figure 4.11.

    panneaux mxtes ou panneaux-sandwchLes panneaux sandwich sont des lments double peau produits en continu et comportant divers types dmes isolantes. Ils constituent le choix le plus courant de murs pour les btiments industriels en Europe. Pour les murs, les lments sandwich ont une largeur de 600 1200 mm et une paisseur de 40 120 mm, et dans certains cas jusqu 200 mm pour les lments utiliss dans les entrepts frigorifiques.

    Pour obtenir un aspect esthtique du btiment, il est important de prendre en compte les facteurs suivants :

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    Avec fixations non visibles

    Avec lments additionnels de renfort

    (b) Fixations non visibles(a) Fixations directe visibles

    Texture de surface.Coloris.Dtails constructifs des joints.Type de fixation.

    En outre, pour une construction moderne, le client souhaite des fixations non visibles et des transitions propres au niveau des angles du btiment. Nanmoins, les fixations traversantes sont encore couramment utilises. Les Figure 4.5 et 4.12 prsentent des dtails constructifs avec des fixations non visibles, soit des lments utilisant des clips de fixation

    Figure 4.12 (Haut) Exemples de modes de fixation pour faades en panneaux-sandwich. Stahl-Informations-Zentrum : Dach undFassadenelemente aus Stahl - Erfolgreich Planen und Konstruieren, Dokumentation 588, Dsseldorf, 2005

    Figure 4.13 Dtails typiques de mur coupe-feu montrant les trous oblongs permettant la dilatation lors dun incendie

    Trou oblong pour permettre les dilatations

    Echantignolle

    Eclisse

    Lisse

    spars. Lorsquon utilise des clips de fixation spars, il est possible dviter les petites bosselures qui peuvent apparatre au niveau des fixations lors dun montage dfectueux ou de leffet de la temprature.

    Quant la finition des faades, il existe des composants spcialement forms pour les transitions entre les faades et le toit. Pour la ralisation de faades de haute qualit, les fabricants proposent des composants cintrs pour le toit ou les angles de rives. Ces composants

    spciaux doivent tre de qualit et de couleurs identiques celles des composants adjacents.

    rsstance ncende des mursLorsque les btiments sont proches des limites du site, les rgles de construction nationales exigent en gnral que le mur soit conu de sorte empcher la propagation du feu aux biens adjacents. Les essais au feu ont montr quun certain nombre de types de panneaux se comportent de manire satisfaisante, condition quils restent fixs la

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    Figure 4.15 Btiment industriel faade colore. Source : www.tks-bau- photos.com

    Figure 4.16 Faade avec panneaux solaires intgrs. Source : www.tks- bau-photos.com

    Figure 4.14 Btiment industriel faade vitre. Source : BAUEN MIT STAHL e.V.

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    structure. Des informations complmentaires peuvent tre obtenues auprs des fabricants.

    Il est souvent ncessaire de prvoir des trous oblongs pour les joints sur lisses afin de permettre la dilatation thermique. Pour garantir que cela ne compromet pas la stabilit du poteau en supprimant la stabilit en conditions normales, les trous oblongs sont munis de rondelles faites dans un matriau qui fond haute temprature, permettant ainsi le mouvement de la lisse par rapport aux poteaux en cas dincendie uniquement. Un exemple de ce type de dtail constructif est illustr dans la Figure 4.13.

    autres types de faadesDe nombreux matriaux pour faades peuvent tre utiliss pour les btiments industriels, par exemple le verre, comme illustr dans la Figure 4.14.

    Lutilisation de ces faades de haute qualit architecturale nentrane pas automatiquement une augmentation des cots. Dans lexemple de la Figure 4.14, on a utilis des profils lamins chaud pour lossature ainsi quun systme de faade normalis. Grce la prise en compte des apports solaires dans le bilan thermique, on a galement rduit de manire significative les cots de fonctionnement. La structure supportant la faade ainsi que les dtails constructifs peuvent tre adapts partir de solutions adoptes pour les btiments plusieurs niveaux, dans lesquels lutilisation de ces types denveloppes est pratique courante.

    Une autre faon innovante de concevoir des btiments industriels dune manire architecturalement attrayant consiste utiliser diffrentes couleurs pour la faade. Une grande varit de coloris, y compris les finitions mtalliques et les

    nuances pastel, sont disponibles auprs de nombreux fournisseurs de tles profiles. La Figure 4.15 montre un exemple de btiment bien intgr son environnement grce lutilisation de faades colores.

    Des panneaux photovoltaques peuvent galement tre intgrs dans la faade. Mme si langle dincidence des rayons solaires nest pas optimal, lutilisation de revtements multicouches fait que les cellules sont moins dpendantes de langle dincidence des rayons solaire. Un exemple de cette technologie est illustr dans la Figure 4.16.

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  • 05 Pratique Nationale

    Allemagne

    Pays-Bas

    Espagne

    Sude

    Royaume-Uni

    Le prsent chapitre prsente certaines pratiques nationales en vigueur dans plusieurs pays europens. Les systmes de constructions ont t identifis comme relevant de bonnes pratiques dans les diffrents pays concerns, bien quils ne soient pas largement utiliss en Europe.

    allemagnestructure

    En Allemagne, les btiments industriels sont habituellement construits sous forme de portiques avec des pieds de poteaux articuls. Les portes des portiques varient de 12 m 30 m lorsquils utilisent des profils en I reconstitus ou lamins chaud. Les portes les plus couramment utilises sont de 15 m et 20 m. Les fermes treillis constituent une solution typique pour les portes suprieures 30 m,. Des portiques traves multiples, raliss avec des profils en I, sont souvent utiliss pour des portes allant jusqu 20 m, sous rserve de la compatibilit dans la gestion de lespace et de lutilisation du btiment.

    Les autres ossatures porteuses, comme les poutres simplement appuyes sur des poteaux, des arcs, les ossatures rticules, les coques, etc. sont moins souvent utilises, sauf pour certains btiments dont cest le parti architectural.

    Les traves courantes vont de 5 m 8 m et peuvent atteindre 10 m. La hauteur de rives de lossature est denviron 4.5 m dans les cas courants, allant jusqu 8 m et plus si des ponts roulants sont installs.

    Les poteaux des portiques sont raliss partir de profils IPE ou HE et sont souvent conus avec des traverses munies de jarrets dans les zones fortement sollicites. Des assemblages boulonns sont la plupart du temps utiliss entre les poteaux et les traverses avec des platines dextrmit, comme indiqu dans la Figure 3.15. Dans

    certains cas, les poteaux sont fabriqus avec le jarret de la traverse et la partie de la traverse de hauteur constante tant alors assemble sur chantier au moyen dun assemblage boulonn.

    Les tles profiles sont frquemment poses entre les traverses et entre les pannes. Environ 40% des pannes sont lamines chaud et 60% sont formes froid, la proportion de pannes formes froid tant en augmentation.

    Le dimensionnement est presquexclusivement dtermin en effectuant une analyse lastique des sollicitations, et en comparant les rsultats de cette dernire aux rsistances lastique ou plastique de la section transversale. La norme de dimensionnement courante est le DIN 18800, Parties 1-5, qui est similaire la norme europenne EN 1993-1-1.

    couverturesLes toits des btiments industriels sont en gnral constitus de tles profils trapzodaux poses directement entre les portiques ou supportes par les pannes.

    Actuellement, le toit en tles profiles isoles simple couche, tel quillustr dans la Figure 5.1(a) constitue le type de revtement de toit le plus utilis. Pour ce type de revtement, la pente ne doit normalement pas tre infrieure 2 afin dassurer une vacuation deau suffisante. Ce type de toit est relativement peu couteux mais il est sensible aux dgradations mcaniques de la couche dtanchit.

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    0pratique nationale

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    La construction avec des panneaux-sandwich, illustr dans la Figure 5.1(b), a pris de limportance car elle est facile entretenir et possde une dure de vie utile augmente. Ses autres avantages sont une meilleure rsistance aux dommages, une bonne isolation acoustique et sa rsistance au feu. Il arrive souvent que la couche dtanchit soit fixe sur la couche porteuse au moyen dun joint agrafes quip dun systme de glissire spcial vitant de percer la couche dtanchit.

    Murs extreursSelon lutilisation du btiment, les exigences de physiques du btiment et les conditions aux limites pour le feu, le choix des types de murs est important.

    Lutilisation de systmes de panneaux-sandwich profils, lgers et de grandes dimensions se dveloppe alors que les exigences de protection incendie se rduisent avec lapparition de la directive Muster-Industriebau-Richtlinie. Ces panneaux peuvent tre installs rapidement et facilement et ne sont

    pas affects par les conditions mtorologiques. Ils offrent galement un haut degr disolation thermique.

    comportement thermqueLa loi sur les conomies dnergie Energy Saving Act (ENEV 2002) distingue les btiments temprature intrieure normale et les btiments temprature intrieure faible (infrieure 19C) habituellement rencontrs dans le secteur industriel. Pour les btiments faible temprature intrieure, seules les exigences relatives aux dperditions thermiques au travers de lenveloppe du btiment doivent tre satisfaites. Linstallation de chauffage na pas tre prise en compte. Il y a galement moins dexigences relatives lisolation thermique, ce qui permet des paisseurs de couche isolante plus faibles.

    scurt ncendeEn mars 2000 est entre en vigueur en Allemagne une nouvelle directive relative la protection contre le feu des btiments industriels prenant en compte les rsultats de projets de recherche

    rcents sur les feux naturels. Associe la norme DIN 18230, elle rglemente la protection incendie dans les btiments industriels en termes de dure de rsistance au feu des composants structuraux, de dimensions et de disposition des compartiments dincendie, demplacement et de longueur des itinraires dvacuation.

    Cette directive prsente trois mthodes de calcul, de niveau de complexit croissant :

    Mthode de calcul simplifie.Mthode de calcul plus prcise avec dtermination du potentiel calorifique, sur la base de la norme DIN 18230-1.Mthodes de calcul au feu complexes.

    Plus la mthode de calcul est simple, plus le rsultat est scuritaire.

    En utilisant la mthode de calcul simplifie n1, il est possible de dimensionner les btiments industriels dun seul niveau en ne protgeant pas lacier jusqu une surface au sol de 1.800 m sans aucune installation de

    1.2.

    3.

    Mesures de lutte contre lincendie Aucune exigence F30

    Aucune mesure active de lutte contre lincendie (K1)

    1,800 m * 3,000 m

    Systme automatique de dtection dincendie (K2)

    2,700 m * 4,500 m

    Systme automatique de dtection dincendie et quipe interne de lutte contre lincendie (K3)

    3,200-4,500 m * 6,000 m

    Systme automatique dextinction (K4) 10,000 m 10,000 m

    *Aire des surfaces dextraction des gaz chauds 5% et largeur du btiment 40 m

    Couche tanche

    EtanchitIsolationPare-vapeur

    Tle profile trapzodaleProtection synthtiquePanne ou poutre de lossature

    Isolation Panne ou poutre

    Pare-vapeur Tle profile portante

    Systme de glissement

    Figure 5.1 Systme de couverture courant pour les btiments industriels, utilisant des tles profil trapzodal

    Table 5.1 Dimensions autorises des compartiments dincendie pour les btiments industriels

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    mesures actives de lutte contre lincendie. Si lon utilise un systme de sprinklers automatiques, chaque compartimentage incendie peut atteindre 10.000 m maximum. En disposant des murs coupe-feu, il est possible daugmenter la taille du btiment en effectuant la somme de tous les compartiments.

    Les btiments de plein pied utiliss comme magasins de dtail sont lobjet dexigences similaires vis--vis de la rsistance incendie des lments structuraux, condition dutiliser des sprinklers. La dimension maximale de chaque compartiment est galement de 10.000 m.

    Une mthode de calcul (mthode n2) plus prcise est base sur la norme DIN

    Figure 5.2 Lutilisation de profils lamins chaud est prfre pour la ralisation de portes libres allant jusqu 25 m

    Figure 5.3 Pour des portes plus longues, les poutres treillis constituent une autre solution courante

    18230-1. Elle dtermine une dure de rsistance au feu quivalente. Cette mthode compare la courbe dchauffement paramtrique prenant en compte les paramtres spcifiques du projet considr et la courbe de rfrence ISO. Elle prend en compte des paramtres spcifiques au projet tels que les conditions de ventilation, etc. Au moyen de cette mthode, des compartiment allant jusqu 30.000 m peuvent tre dimensionnes en utilisant de lacier non protg.

    Outre les deux mthodes de calcul simplifies ci-dessus, il est possible ddutiliser une analyse de rsistance incendie. La procdure formule des principes de base en vue de satisfaire la rglementation par des vrifications appropries.

    pays-basAux Pays-Bas, pendant de nombreuses annes, lacier a t le matriau le plus couramment utilis pour les ossatures, de toits et de faades destin