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RÉSUMÉ
Les bâtiments industriels sont constitués de différents composants dont le rôle est d’assurer la résistance et la stabilité de ces bâtiments sous l’effet des actions auxquelles ils sont soumis, c’est-à-dire, principalement, les charges permanentes et les actions climatiques.
L’objectif de cet article est d’expliquer comment toutes ces actions se transmettent, de l’enveloppe du bâtiment jusqu’aux fondations au travers des différents éléments constitutifs que sont, notamment, la couverture et le bardage puis les pannes et les lisses, les portiques et les différents systèmes de contreventement.
Afin de pouvoir répondre à des exigences de conception spécifiques, des solutions alternatives sont proposées en précisant leurs avantages et inconvénients respectifs.
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Jean-Pierre MUZEAU : Professeur des universités - Directeur scientifique du Centre des Hautes Études de la Construction (CHEC) - Professeur honoraire de Polytech Clermont (ex CUST)
INTRODUCTION
Une structure métallique de type bâtiment industriel est constituée d’un ensemble d’éléments en acier assemblés entre eux par soudage et par boulonnage. Au plan du comportement mécanique, elle doit être capable de supporter les actions auxquelles elle est susceptible d’être soumise et pour lesquelles elle est conçue, c’est-à-dire :
-
les charges permanentes : son poids propre et celui de tous les éléments qu’elle doit supporter ;
-
les actions climatiques : vent, neige, température ;
-
éventuellement des charges d’exploitation (peu fréquentes pour ce genre de structure) sauf en cas de pont roulant ;
-
les actions accidentelles : incendies, séismes, chocs, etc.
Les composants structuraux peuvent être séparés entre éléments secondaires et éléments principaux. Les premiers ayant été explicités dans un précédent article, il convient maintenant d’étudier les seconds, à savoir les portiques courants, les structures de pignons, les poutres au vent, les pannes sablières, les stabilités, ainsi que les pieds de poteaux et les fondations
Comme précédemment, le cheminement des efforts dans la structure est décrit en détail afin de bien comprendre les équilibres statiques de tous ses éléments constitutifs : quelles sont les actions appliquées sur chacun d’entre eux et à quels autres éléments est-ce qu’il les transmet ?
Une conception étant rarement unique, des solutions alternatives sont proposées en analysant les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles.
Même s’il est relativement simple, ce type de structure permet de bien comprendre le fonctionnement général des ossatures en acier et, surtout, le rôle de chacun de leurs éléments constitutifs. En effet, la plupart des explications fournies dans cet article sont applicables à de nombreuses structures d’ouvrages beaucoup plus complexes ou de types différents.
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MOTS-CLÉS
acier charge de neige stabilité pannes pied de poteau Poutre bâtiments industriels actions climatiques lisse contreventement
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3. Poutres au vent
3.1 Rôle et fonctionnement des poutres au vent
Les poutres au vent (figure 18) jouent un rôle fondamental dans la stabilité de la structure. Elles assurent en effet l’équilibre des actions du vent dans le sens longitudinal du bâtiment, c’est-à-dire perpendiculairement aux plans des portiques qui, dans ce sens, ne possèdent aucune rigidité.
La zone d’action d’une poutre au vent est représentée à la figure 19. Elle correspond à la moitié partie supérieure de l’aire du pignon, car les effets de la partie inférieure sont directement transmis aux fondations par les potelets et les poteaux des portiques de rive.
La figure 20 représente une situation réelle où sont indiqués les différents éléments qui constituent une poutre au vent.
Il s’agit donc d’une poutre en treillis comme celle montrée à la figure 21 qui représente l’une des deux poutres au vent de la figure 18. Les membrures ADG et HKN sont constituées des traverses des portiques entre lesquelles elle s’insère, les montants HA, IB, JC, KD, LE, MF et NG sont les pannes qui se trouvent à la jonction des diagonales.
Sur la figure 21 sont également représentés les types d’actions auxquels cette poutre est soumise. Il s’agit des efforts transmis par la partie supérieure des potelets de pignon (voir § 3.6 de l’article [C 2 574]) en H, I, J, K, L, M et N. Les réactions d’appuis, positionnées en A et G et qui permettent l’équilibre de cette poutre au vent, sont situées au niveau des pannes sablières. Celles-ci sont étudiées au § 4...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HIRT (M.), CRISINEL (M.) - Charpentes métalliques. Conception et dimensionnement des halles de bâtiments. - Traité de Génie Civil de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Volume 11. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes. Lausanne (2001).
-
(2) - MAITRE (P.) - Formulaire de la construction métallique. - Collection Mémento Technique, Groupe Moniteur, 4e édition (2013).
-
(3) - MUZEAU (J.-P.) - Manuel de Construction Métallique. Extraits des Eurocodes à l’usage des étudiants. - 4e édition, AFNOR Éditions. Eyrolles (2022).
-
(4) - MUZEAU (J.-P.) - La Construction Métallique avec les Eurocode. Interprétation. Exemples de calcul. - 2e édition. AFNOR Éditions. Eyrolles (2022).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Bâtiments industriels en acier – Rôle et fonctionnement de leurs composants secondaires.
-
Pannes en éléments minces formés à froid – Comportement et calcul.
-
Les aciers dans les enveloppes des bâtiments – Techniques de construction des façades.
-
Les aciers dans les enveloppes des bâtiments – Composants disponibles et solutions de toitures.
-
...
NORMES
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. - NF EN 1993-1-1 AFNOR - Octobre 2005
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Annexe Nationale à la NF EN 1993-1-1:2005. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. - NF EN 1993-1-1/NA AFNOR - Août 2013
-
Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1-8 : Calcul des assemblages. - NF EN 1993-1-8 AFNOR - Décembre 2005
-
Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1-8 : Calcul des assemblages. Annexe Nationale à la NF EN 1993-1-8:2005. - NF EN 1993-1-8/NA AFNOR - Juillet 2007
-
Eurocode 1 : Actions sur les structures – Partie 1-3 : Actions générales – Charges de neige. - NF EN 1991-1-3 AFNOR - 2004
-
Eurocode 1 : Actions sur les structures – Partie 1-3 : Actions générales – Charges de neige. Annexe Nationale. - NF EN 1991-1-3/NA AFNOR - 2011
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ANNEXES
Métalétech. Site créé par le Centre Technique Industriel de la Construction Métallique (CTICM) qui donne accès à de nombreuses informations pratiques et des documents techniques.
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