Conception Des Contreventements

4/7/13 Conception des contreventements

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CONCEPTION DES CONTREVENTEMENTS<= Notes sur les pratiques techniques

Les contreventements sont des dispositifs conçus pour reprendre les efforts du vent dans la structure et lesdescendre au sol. Ils sont disposés soit en toiture dans le plan des versants (poutres au vent), soit en façades(palées de stabilité), et doivent reprendre les efforts du vent appliqués tant sur les pignons que sur les longpans. La stabilité est ainsi assurée dans les trois directions de l’espace. On distingue trois type essentiels decontreventements:

triangulation (treillis): il s’agit du type le plus fréquent ; les treillis en N conviennent bien lorsqu’il n’y a pasd’inversions d’efforts. Lorsque l’on est en présence d’inversions d’efforts possibles on préfére les croix desaint André (quelquefois les treillis en K ou V peuvent convenir). rigidification des nœuds (cadreportique): ils se justifient pleinement lorsque l’on doit laisser le passagelibre, ou pour éviter des diagonales inesthétiques, ou bien parfois pour laisser une plus grande liberté pourune modification de la structure. remplissage (voile, diaphragme) : on utilise des voiles en béton pour les fortes sollicitations. Pour lesfaibles sollicitations des voiles en maçonnerie conviennent. Lorsqu’il existe un noyau ou un mur de refendceluici peut bien sur servir de contreventements (il s’agit surtout d’un cas pour les bâtiments à étages). Ilest imprudent d’estimer que des bardages ou couvertures en tôles puissent faire office decontreventements.

Nota: dans le cas de contreventements par remplissages, il faut toujours s’assurer que la transmission d’effortsentre éléments porteurs et éléments de stabilisation se fasse correctement.

Nota très important: les ciseaux ne sont sollicités qu’en traction ; on admet en effet que la diagonale qui du faitde son orientation devrait être comprimée se dérobe en fait par flambement élastique (cette hypothèse est

valable pour les cornières et autres profils de faibles rigidité).

D’une manière générale la déformabilité des systèmes en présence reste toujours le critère essentiel quigouverne la distribution des efforts au sein des structures, les parties les plus souples ayant tendance à sedérober au détriment des parties plus rigides, pouvant entraîner des sollicitations plus élevées que prévuesd’une part, et des cheminements d’efforts anormaux d’autre part.

Principes de bases: pouréquilibrer une forceagissant dans n’importequelle direction du plan,il faut:

disposer d’au moinstrois lignes deforcesles lignes d’actionsdes forces nedoivent pas êtreconcourantesles lignes d’actiondes forces nedoivent pas êtretoutes parallèlesentre elles

Efforts du vent sur les longpans:

1 Les efforts de vent sur le bardage en longpan sont transmis aux poteaux des portiques par l’intermédiairesdes lisses. L’effort résultant en tête de poteau est transmis dans le portique, rigide et dimensionné à cet effet, et

aucun dispositif particulier n’est à prévoir dans ce cas.

2 lorsque la travée t est trop grande, les lisses

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doivent reposer sur un appui intermédiaire,appuyé en tête contre la panne sablière.L’effort en tête de potelet est repris soit :

o par la panne sablière, raidietransversalement à cet effet (solutiononéreuse)

o soit transmis à la panne suivante parun montant attaché à deux diagonales,qui ramènent les efforts en tête deportique. On a ainsi créé une poutre auvent longpan

Contreventements verticaux de combles en cas de fermes treillis: (ou ciseaux) ils ont pour rôle d’éviter ledéversement des fermes en les maintenant rigoureusement dans le plan vertical ; ils réduisent aussi leslongueurs de flambement des membrures. Ils sont le plus souvent formés de cornières en croix attachées surles montants des fermes ; la triangulation est fermée par les pannes. Ils sont toujours présents au faîtage etobligatoirement au droit de toute brisure de membrure.

Nota : pour les fermes de faible hauteur on peut utiliser un système de bracons.

Contreventements de versants transversaux: poutres treillis disposées dans le plan des versants (parfoisaussi dans le plan des entraits en cas de fermes treillis). Elles sont généralement placées aux deux extrémitésdu bâtiment ou en travée centrale ; les membrures sont celles des fermes, empannons ou fers de pignons, lesmontants étant constitués par les pannes. Les diagonales, souvent en cornières, doivent être suspenduessous les pannes pour limiter toute déformation apparente. Leur point d’épure doit converger avec celui despannes et de la membrure.

Ils interviennent notamment pour la détermination des longueurs de flambements:

L1: diagonales fixées au droit de leurcroisement

L2: diagonales non fixées au droit de leurcroisement

Contreventements longitudinaux: dans le casd’empannons les déformations longitudinales dues auvent sont atténuées par des poutres treillisgénéralement disposées entre la sablière et la pannebasse

Contreventements de longpans: il faut en mettre dans tous les cas même lorsque le bardage est rigide; ilexiste trois types:

Croix de saint André Palée de stabilité réticulé portique



Les croix de saint André sont celles qui présentent le moins de déformations, et sont donc à mettre toute lesfois que le bardage sera rigide et acceptera peu de déformations.

Contreventements en maçonnerie: celleci peut à l’occasion servir de contreventement à condition que:

la maçonnerie va resterla maçonnerie est à l’intérieur des poteaux

que des dispositifs spéciaux soient pris dans le cas de maçonnerie extérieure au poteau, assurant latransmission des efforts de la charpente au mur.

On doit aussi vérifier que la maçonnerie va résisterà:

cisaillement:

compression : la diagonale fictive compriméeayant pour largeur 4 fois l’épaisseur du mur nedépasse pas la contrainte admissible :

Dans tous les cas un contreventement provisoire doit être prévu pour assurer la stabilité de l’ossature avant lemontage du remplissage.

Contreventements de pignons: on a les mêmes dispositions générales que pour les longpans ; dans le casde pignons définitifs les fermes sont remplacées par des pans de fer ; dans la mesure du possible les montantsseront placés au droit des contreventements verticaux et des points d’épure des contreventements rasants.

Efforts du vent sur les pignons : lesefforts de vents se transmettent dubardage aux lisses, puis aux potelets,puis à la traverse du portique de rive.Ce dernier n’étant pas rigidetransversalement, il est nécessaire dele stabiliser en construisant undispositif, tant sur le plan de la toiture(poutre au vent en pignon) que dansles plan vertical (palée de stabilité)

Les pignons constitués de pan de fers et remplis de matériaux peu résistants doivent être contreventés dansleur plan.

Nota important: on a toujours intérêt à mettre la palée de stabilité au centre du bâtiment.

si on place une stabilité à chaqueextrémité d’un bâtiment celuici setrouve bloqué et la dilatation n’est

si l’on place une seule stabilitévers le milieu du bâtiment, ladilatation peut se faire plus

Si on encastre les sablières sur lespoteaux on peut certes éviter les

stabilités, mais la poussée en tête se



pas possible, ce qui crée des effortssupplémentaires dans la structure.On considère dans ce cas quechaque contreventements reprendl’intégralité des efforts appliqués àson pignon.

librement, les efforts thermiquesétant divisés en deux parts dechaque cotés du système.

répartit sur le nombres de poteaux (àéviter, en général)

Un seul contreventement placé en début de long pan permet le montage de la halle par avancement, demanière continue à partir de l’extrémité contreventée.

Pour des halles de grandes longueurs il faut prévoir des joints de dilatation. Il est à noter que lorsque pour desraisons esthétiques la structure porteuse est apparente, celleci est très exposée aux variations de

températures. (absence d’isolation thermique)

Stabilisation des ponts roulants: exemple :

L’action verticale sous galet est ramenée sur des consoles solidaires des portiques par une poutre à âmeverticale appelée chemin de roulement.

L’action horizontale transversale est amenée aux portiques par une poutre treillis horizontale dont la membrureinférieure est la semelle supérieure du chemin de roulement, et la membrure extérieure est axée sur le planmoyen des poteaux (comme la palée de stabilité)

L’action horizontale longitudinale est amenée à la palée par la même poutre treillis



VERIFICATION DE LA STABILITE D’ENSEMBLE

Après avoir dimensionné et vérifié individuellement les éléments d’un bâtiment il faut s’assurer de la stabilitéglobale de celuici, notamment sous l’effet du vent.

L’effort global se décompose en:

une composante horizontale de traînée T produisant un effet d’entraînement. Une composante verticale ascendante de portance U produisant un effet de soulèvement

Ces deux composantes donnent lieu à un moment de renversement Mr, qui doit rester inférieur au moment

stabilisateur Ms dû au poids propre du bâtiment:

Le calcul de ces actions d’ensemble prend en compte les pressions dynamiques du vent, qui sont calculées enaffectant aux pressions statiques un coefficient de majoration dynamique b, qui est entre autre fonction de lapériode du mode fondamental d’oscillation.

Les formules donnant la période T sont données par les règles NV65 annexe 4. le calcul du coefficient demajoration b est donné dans NV65 1.5

Dans les cas courants de bâtiment symétrique où les poteaux sont de masses négligeables devant les chargesqu’ils supportent, on peut supposer le masse concentrée au sommet des poteaux et appliquer la formule desrègles:

Pour le calcul de f on se ramène en général à 3 cas



Dans le plupart des cas on considère que la toiture a une rigidité importante (donc modélisée en encastrement)et que le poteau est articulé dans sa fondation.

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