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Charpentes mtalliques

SOMMAIRE

1- Gnralits. ............................................................................. 2

2- Terminologie. ........................................................................... 2 a) Profils associs. ......................................................................................... 3 b) Assemblages. ............................................................................................ 3

3- Analyse fonctionnelle. .................................................................. 4 a) Critre mcanique. ...................................................................................... 4 b) Critre incendie. ........................................................................................ 4 c) Autres critres. ........................................................................................ 5

4- Contreventement des charpentes. ..................................................... 5 a) Les structures noeuds dplaables. ................................................................. 5 b) Les structures noeuds non dplaables.............................................................. 6 c) Exemple. ................................................................................................. 6

5- Limites des prestations. ............................................................... 6

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1- Gnralits. L'industrie sidrurgique s'est dveloppe la fin du 19me sicle en proposant des produits de construction (lamins ou mouls) adapts la construction d'ossatures mtalliques - Charpente Mtallique. Ces lments de construction "rigides" permettent de dgager des grands espaces utiles au sol. La porte des lments d'ossature peut atteindre plusieurs dizaines de mtres. En outre le poids de ces lments d'ossature, compar ceux d'une mme structure en bton arm (ou maonnerie) est rduit et allge considrablement les charges transmises au sol. Associ des lments de peau "lgers" (bardage, faades rideau ... ), ces structures sont adaptes la ralisation de constructions telles que salles de sports, piscines, entrepts, usines... Leur ralisation est rapide (assemblage direct d'lments prfabriqus) et donc d'un prix trs comptitif.

2- Terminologie. Une charpente mtallique est constitue de PORTIQUES ou FERMES raliss par l'assemblage des poteaux, arbaltriers, entraits... Ces portiques sont relis entre eux par des pannes (poutres). Lorsqu'il existe des planchers intermdiaires, ceux ci sont frquemment constitus d'une association acier-bton : les planchers collaborants. On trouve aussi des prdalles, des dalles alvolaires et des planchers secs.

Poutre de couronnement

Pannes de fatage

Poteau

Lierne (bretelle)

Panne de rive (sablire)

Panne intermdiaire

Bracon

Arbaltrier

Chevtre

Potelet intermdiaire

Lisse

Empannon

Baonnette dacrotre

Entrait

Baonnette de chneau

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a) Profils associs. Les profils associs sont gnralement des aciers lamins, les charpentes peuvent galement tre en aluminium. Poteaux : type HEA, HEB, IPE Potelets : type UPN, tubulaires Arbaltriers : type IPE, poutres treillis Pannes : type IPE, UPN, poutres treillis Chevtres : type IPE, UPN Couronnement : type IPE, UPN Liernes : type T, fers plats Baonnettes : type UPN, fers plats

Profil H Profil I Profil U Profil T Tube Cornire

b) Assemblages. En fonction de leur rigidit, les assemblages seront considrs encastrs ou articul, voire ponctuels (systme corbeaux). Encastrement au sol Articulation au sol

Plancher collaborant

Dalle alvolaire

Plancher sec

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Encastrement poteau - poutre Articulation poteau - poutre

3- Analyse fonctionnelle.

a) Critre mcanique. Les charpentes doivent tre calcules en suivant les rgles :

- CM 66 + additif 80 pour les charpentes en acier (calculs lastiques ou plastiques) ou Eurocode 3 - AL 75 pour les charpentes en aluminium ou Eurocode 9, - CB 71 ou Eurocode 5 pour les charpentes en bois et bois lamell-coll.

La protection des matriaux contre la corrosion doit tre prise en considration. Les sollicitations sont en particulier :

- le poids des structures, - les lments d'quipement et charges d'entretien, - les actions climatiques de vent et de neige (actions locales, courantes et d'entranement

d'ensemble), - l'accumulation d'eau en toiture (pente des lments de rejet).

b) Critre incendie. Le respect de la scurit incendie des structures mtalliques est un souci particulier du concepteur. La stabilit au feu SF peut tre obtenue par un de ces procds :

- Peinture intumescente. Il s'agit d'une peinture qui "gonfle" au contact de la chaleur et cre une couche isolante autour de l'lment structure.

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- Flocage. Il s'agit de l'application par projection d'un revtement (base minrale) isolant la structure.

- Protection rigide. Gnralement apporte par la mise en place d'crans rigides en plaques de pltre ou d'une projection en bton. Ces crans peuvent tre raliss de faon continue par la ralisation d'un bardage double peau dsolidaris.

c) Autres critres. Les critres: acoustique - thermique et hygromtrique - hygine, sant, scurit - environnement - tanchit sont sans objet

4- Contreventement des charpentes. On appelle contreventement, l'ensemble des lments de la charpente destins : - transmettre les efforts du vent vers les fondations, - assurer la stabilit de l'ossature face aux efforts du vent. On distingue deux types de structures:

a) Les structures noeuds dplaables. Elles sont constitues (pour simplifier) par des assemblages du type articulation permettant une libert de mouvement de l'ensemble de la structure. Ils sont contrevents dans les 3 plans. Contreventement par Croix de St ANDRE Pales triangules

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b) Les structures noeuds non dplaables. Elles sont constitues par des assemblages de portiques liaisons du type encastr (associes ou non des articulations) formant un ensemble rigide. Ces portiques sont dits de contreventement. Ils sont contrevents dans les 2 autres plans. La rigidit apporte par les encastrements limite les dplacements des noeuds de la structure.

c) Exemple. Les lments de contreventement (diagonales et Croix de St Andr) se comportent comme des bielles : barre tendues ou comprimes (il faut alors les vrifier vis vis du flambement). ILS NE DOIVENT EN AUCUN CAS ETRE CONSIDERES COMME DES DISPOSITIFS PERMETTANT L'APPUI DELEMENTS DE STRUCTURE OU DE PEAU. Les croix de St Andr et les diagonales peuvent tre constitues de cbles tendus, de lamins T, tubulaire ou de fers plats.

5- Limites des prestations. D'une faon gnrale, le dimensionnement des lments secondaires destins supporter les accessoires et les lments de peau de l'ouvrage nest pas la charge du charpentier. Ces prestations (le dimensionnement et ventuellement la mise en oeuvre) sont la charge :

- du bardeur : potelets intermdiaires, lisses intermdiaires - du bardeur et/ou menuisier : lments destins recevoir les chssis - du menuisier : lments destins recevoir les faades lgres - de l'tancheur : pannes, chevtres, baonnettes de chneaux et d'acrotres

x y

z

Stabilit du plan Y-Z assure par portique de contreventement Pale de rive dite pale de

stabilit (plan X-Z)

Poutre au vent assurant la stabilit

horizontale sur X

Poutre au vent sur la 1re trave assurant la stabilit

horizontale sur Y

Pale intermdiaire

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La justification mcanique (actions et sollicitations) de ces lments doivent tre prsents au charpentier. Le nombre, la nature, et l'emplacement de ces dispositifs font l'objet d'un carnet de dtail destin aux diffrents BET des lots concerns lors de la 1re runion de coordination. La mise en oeuvre de ces lments est gnralement la charge du charpentier. IL EST INDISPENSABLE DE FAIRE REFERENCES AUX LIMITES DES PRESTATIONS DE CHAQUE LOT DEFINIES DANS LE CCTP.