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Ossatures des bâtiments 1
Intégration de la structure dans le projet
d’architecture
Objectif: Donner de la réalité au projet
• Réalité de l’expression architecturale construite
• Réalité dimensionnelle (épaisseurs, sections,..)
• Réalité économique
Passage du rêve (de la vision) à la réalité
Je vous propose une approche analytique (méthodologique) de l’intégration structure - architecture
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Ossatures des bâtiments 2
Nous allons parler de bâtiments ou plutôt d’un ensemble
de « sous- bâtiments » séparés par des joints.
Pourquoi des joints ?
• Joints de dilatation (tous les 40 à 50 m max)
• Joints de tassement
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Ossatures des bâtiments 3
Où sont les joints ?
Pourquoi est-ce important à ce stade ?
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Ossatures des bâtiments 4
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Ossatures des bâtiments 5
Joint de dilatation
Bâtiment à structure extérieure
Les joints doivent être fixés dès
que possible.
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Ossatures des bâtiments 6
Joint «invisible»
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Ossatures des bâtiments 7
Processus à appliquer à chaque sous-bâtiment
1. Définir le parti structural et le mode de contreventement
2. Concevoir la structure en même temps que l’architecture en tenant compte des trames
3. Pré dimensionner la structure en interaction avec l’architecture ( éléments horizontaux et éléments verticaux )
4. Dimensionner
5. Faire les études d’exécution et de détails
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Ossatures des bâtiments 8
1.1. Le parti structural
Choix d’un type de structure lié
• à l’expression souhaitée du bâtiment
• à l’économie du projet
• au mode de construction
• au lieu, au contexte,...
Maçonneries portantes, ossature béton, métal, bois
Le parti structural est lié au parti architectural
Attention à la problématique de résistance au feu
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Ossatures des bâtiments 9
Le parti structural. Ossature béton
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Ossatures des bâtiments 10
1.2. Le contreventement Rappel du fonctionnement des structures
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Ossatures des bâtiments 11
Les modes de contreventement
1. Croix de saint André
2. Voiles
3. Encastrement externe
4. Encastrement interne
5. Colonnes ou suspentes inclinées
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Ossatures des bâtiments 12
2. Contreventement par voiles. Les voiles (mur en maçonnerie ou voile en béton armé)
ont une triple fonction : Supporter, contreventer et cloisonner l’espace
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Ossatures des bâtiments 13
3. Contreventement par
encastrement interne
(portiques)
Encastrements poutres/colonnes
4. Contreventement par
encastrement externe
(noyaux)
Contreventement des bâtiments « courants » par
« encastrement »
Noyaux de circulations verticales
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Ossatures des bâtiments 14
4. Contreventement par encastrement externe
(noyaux)
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Ossatures des bâtiments 15
Contreventement par « noyaux »
Incompatibilité contreventement / libre dilatation
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Ossatures des bâtiments 16
Contreventement par « noyaux »
Incompatibilité contreventement / libre dilatation
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Ossatures des bâtiments 17
5. Contreventement
par colonnes inclinées
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Ossatures des bâtiments 18
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Ossatures des bâtiments 19
En résumé:
Le mode de contreventement est déterminant
pour la structure et pour l’architecture.
Il fait partie intégrante du parti structural.
Il doit être défini dès le début du projet.
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Ossatures des bâtiments 20
2. Les « trames » sous-tendent a géométrie des
bâtiments
Trame des façades
Trames d’usage (parking, modules bureau ....)
Trames structurales (bâtiment préfabriqué, blocs en béton...)
Si il y a « trame », elle doit être définie dès que possible
Les trames influence l’architecture et la structure
Si étages multiples : superposition et problèmes de compatibilité des
trames. Problématique de la continuité des descentes des charges.
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Ossatures des bâtiments 21
Exemple de trame de parking
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Ossatures des bâtiments 22
Structure correspondante
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Ossatures des bâtiments 23
Exemple de trame de logement – structure en murs porteurs ?
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Ossatures des bâtiments 24
Exemples de superposition des trames
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Ossatures des bâtiments 25
Une autre disposition
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Ossatures des bâtiments 26
En coupe :
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Ossatures des bâtiments 27
Variantes de trames de parking
Augmentation de la surface par emplacement
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Ossatures des bâtiments 28
Récapitulons:
Le bâtiment étant divisé en sous bâtiments (joints)
1. Le parti structural et le mode de contreventement
sont défini
2. Les trames sont fixées
3. Il reste à définir les plateaux et les « supports »
Les supports (éléments verticaux) sont forts liés au parti
structural (murs ou voiles porteurs, colonnes, ...)
Les plateaux sont plutôt technologique mais attention à
leur déformabilité.
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Ossatures des bâtiments 29
Les éléments horizontaux
les plateaux (dalles et poutres)
Hauteurs d’étages
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Ossatures des bâtiments 30
Les actions
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Ossatures des bâtiments 31
Type de dalles
• Totalement coulée sur place
– Épaisseur constante ou nervurées (portant dans une ou
deux directions)
– Armées ou précontraintes
• « Partiellement ou totalement» préfabriquées
– Sur Prédalles
– Hourdis (avec ou sans chape de compression)
Points d’attention: déformabilité, monolithisme.
Risque de fissuration des cloisons portées
Formation de fissures entre éléments
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Ossatures des bâtiments 32
Éléments préfabriqués
Hourdis
Poutrains - voussoirs
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Ossatures des bâtiments 33
Dalles BA coulées sur place, prédalles, dalles allégées,..
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Ossatures des bâtiments 34
Dalle nervurées, gaufrées,
structure mixte,..
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Ossatures des bâtiments 35
Épaisseur des dalles en béton armé et précontraint Si vous ne retenez qu’une seule valeur : épaisseur/portée = 1/25
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Ossatures des bâtiments 36
Poutres
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Ossatures des bâtiments 37
Poutres renversées
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Ossatures des bâtiments 38
Hauteur des poutres en béton armé Si vous ne retenez qu’une seule valeur h/l = 1/10 ( h/b = 3 )
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Ossatures des bâtiments 39
Attention à la
déformabilité des
porte à faux (balcons)
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Ossatures des bâtiments 40
Structure « extérieure – intérieure »
Pont thermique - Cas du balcon
Structure intérieure - le plus souvent
Structure extérieure - mais jamais totalement alors:
Structure intérieure ou extérieure
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Ossatures des bâtiments 41
Les éléments verticaux
Voiles porteurs
Voiles béton , murs maçonnerie terre cuite ou blocs silico-calcaire
Ossature bois
Attention double mur si joint de dilatation
Colonnes
Dans un cas comme dans l’autre attention au flambement
Paradoxe: les colonnes sont souvent plus encombrantes que les
voiles
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Ossatures des bâtiments 42
Dimensionnement des colonnes: charge supportée et flambement
Si on ne doit retenir qu’une valeur ...
Voiles ép min 20 cm - Colonne min 25 cm mais faire « descente de charges »
Le flambement : l’élancement
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Ossatures des bâtiments 43
Charge majorée plateaux 16 kN/m²
Contrainte colonne 20 N/mm²
La descente des charges
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Ossatures des bâtiments 44 Colonnes élancées
Liaison poutres - colonnes
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Ossatures des bâtiments 45
Le moyen d’y voir clair ..... le plan filaire
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Ossatures des bâtiments 46
Récapitulons : Analyse de bâtiments existants - Méthodologie
0. Localiser les joints et donc définir les sous-bâtiments
Par sous-bâtiment:
1.1. Comprendre le parti structural: matériaux des planchers et des éléments porteurs.
Si risque RF, les éléments peuvent être « cachés »
1.2. Comprendre le mode de contreventement et en localiser les éléments
2. Analyser les trames des différentes zones (par fonctions, par étages,... )
3.1. Analyser les planchers (type, sens de portée, épaisseur).
Valider les rapports : hauteur poutre/portée, ...
3.2. Localiser les éléments porteurs (type: continu, localisés), mesurer leurs dimensions :
se poser la question de leur élancement.
4. Reprendre tous ces éléments sur des plans filaires
5. Analyser la superposition des éléments porteurs. Filaire 3D.
6. Faire une descente de charge sommaire. Valider les principales colonnes aux étages
inférieurs. (plateau 16 KN/m² - colonne BA 16 /mm²)