Enveloppe du Bâtiment en Charpentes Métalliques : PDF à télécharger

Enveloppe du Bâtiment en Charpentes Métalliques : PDF à télécharger. Guide complet pour maîtriser conception, composants et normes des structures en acier.

L’industrie de la construction a connu une révolution majeure avec l’émergence des structures métalliques, notamment dans la réalisation d’ossatures pour des bâtiments industriels, sportifs ou commerciaux. Parmi les éléments clés de cette technologie se trouve l’enveloppe du bâtiment, un système qui mêle légèreté, robustesse et rapidité de mise en œuvre. Cet article propose une exploration approfondie de la charpente métallique, ses composants, ses principes de conception, ses critères techniques ainsi que ses méthodes de contreventement, pour offrir une vision claire et précise de cette solution innovante.

La Genèse des Structures Métalliques dans la Construction

La fin du XIXe siècle marque un tournant dans le domaine du bâtiment avec le développement de l’industrie sidérurgique. L’adoption de produits en acier laminé ou moulé a permis la création d’ossatures métalliques capables de couvrir de très grandes portées, ce qui était difficile à réaliser avec des matériaux traditionnels comme la pierre ou le béton.

Les structures métalliques, notamment les charpentes en acier, permettent la conception de bâtiments aux espaces intérieurs vastes, sans supports intermédiaires, idéal pour les salles de sports, les entrepôts ou encore les usines. Leur poids réduit par rapport au béton ou à la maçonnerie allège considérablement la charge transmise au sol, facilitant ainsi la création de structures plus légères et plus rapides à bâtir.

Définition et Composants de l’Enveloppe du Bâtiment en Charpente Métallique

La charpente métallique composée d’ossatures en portiques ou fermes constitue le cœur de l’enveloppe du bâtiment. Ces portiques sont assemblés à partir de différents profils d’acier, notamment des sections laminées telles que HEA, HEB, IPE, ainsi que des profils tubulaires ou en T.

Principaux éléments constitutifs

• Poteaux : généralement en profils HEA, HEB ou IPE, ils assurent la stabilité verticale de l’ossature.
• Arbalétriers : éléments obliques formant la structure du toit ou des murs.
• Pannes : poutres horizontales qui supportent la toiture ou les planchers intermédiaires.
• Planchers : souvent réalisés en association acier-béton pour une solidité accrue.
• Assemblages : le choix entre assemblages encastrés ou articulés dépend de la flexibilité souhaitée dans la conception.

Les plans et leur rôle

Les nombreux éléments qui composent la charpente s’assemblent selon une terminologie précise. Par exemple, les liernes (ou bretelles) interviennent pour relier différents éléments et assurer leur stabilité, tandis que les baïonnettes servent à ancrer les éléments de façade ou de toiture.

Conception Technique et Analyse Fonctionnelle

La conception de la structure doit répondre à des critères stricts, notamment mécaniques et de sécurité incendie. La résistance mécanique doit respecter les normes telles que Eurocode 3 (pour l’acier), Eurocode 5 (pour le bois) ou Eurocode 9 (pour l’aluminium), garantissant ainsi la durabilité et la stabilité de l’ouvrage.

Critères mécaniques

L’objectif est de concevoir une charpente capable de supporter les charges statiques (poids propre, charges d’exploitation) et dynamiques (vent, neige, tremblements). La prise en compte des charges climatiques est essentielle, en particulier dans les régions exposées à des vents forts ou à de fortes chutes de neige.

Sécurité incendie

La sécurité incendie est un aspect crucial lors de la conception. Plusieurs solutions existent pour protéger les structures métalliques : l’application de peintures intumescentes, le flocage isolant ou la mise en place d’écrans en matériaux incombustibles. Ces dispositifs permettent d’assurer la stabilité du bâtiment even en cas d’incendie, en retardant la déformation ou l’effondrement.

Le Contreventement : Garant de la Stabilité Face au Vent

Le contreventement est le système qui assure la stabilité de la structure face aux efforts du vent, en transmettant ces efforts vers les fondations de façon contrôlée. Deux grandes catégories existent :

Structures à noeuds déplaçables

Ces structures déploient des assemblages articulés, permettant une certaine liberté de mouvement. Elles sont contreventées dans tous les plans par des éléments comme les crois de Saint André ou des palées triangulées.

Structures à noeuds non déplaçables

Composées de portiques encastrés ou articulés, ces structures sont très rigides et résistent efficacement aux efforts tangentiels. Les éléments comme les diagonales ou câbles tendus jouent souvent un rôle de bielles, travaillant en traction ou compression.

Exemple de contreventement

Dans une structure typique, les diagonales sont considérées comme des bielles, ce qui nécessite leur vérification contre le flambement. Il est primordial de ne pas confondre ces éléments avec le système porteur de la peau ou des éléments de finition, dont le rôle est strictement esthétique ou fonctionnel.

Assemblages et Profils : La Clé de la Réussite

Les assemblages jouent un rôle crucial pour assurer la rigidité et la sécurité de la structure. Selon leur application, ils peuvent être :

• Encastrés : assurant une rigidité importante,
• Articulés : permettant des mouvements contrôlés,
• Ponctuels : connectant des éléments discontinus ou flexibles.

Les profils utilisés sont principalement en acier laminé, comme les sections H, I, U, T, ou tubulaires, choisi en fonction des contraintes mécaniques et esthétiques.

Normes, Règlements et Conseils de Sécurité

Le calcul des structures est guidé par des normes telles que :

• CM 66 avec additif 80 pour l’acier,
• Eurocode 3 pour l’acier,
• Eurocode 5 pour le bois,
• Eurocode 9 pour l’aluminium.

La protection contre la corrosion, notamment la peinture intumescente ou le flocage, doit également être intégrée dès la conception pour assurer une longue durée de vie.

Limites et Prestations Associées

Il est important de préciser que certaines prestations, notamment le dimensionnement des éléments recevant la peau ou les éléments de finition, relèvent généralement d’autres corps de métier tels que les bardeurs ou les menuisiers. La coordination entre tous ces intervenants doit être assurée dès la phase de conception pour éviter tout litige ou erreur.

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Conclusion : Un Système Flexibles et Économique

La solution de charpente métallique offre une alternative efficace aux structures traditionnelles pour la construction de bâtiments nécessitant de grandes portées ou des configurations particulières. Son assemblage rapide, sa légèreté, sa résistance et sa flexibilité en font une option privilégiée dans le contexte actuel de la construction moderne.