Notions de STRUCTURES pour architectes
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Pour dimensionner une structure suivant la norme il faut tout d'abord comprendre la philosophie ELU/ELS de celle-ci. Visitez la rubrique ELU - ELS pour en savoir plus.

 

Il faut ensuite estimer la section nécessaire. Notre objectif va être de vérifier si elle vérifie les critères ELU et ELS

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Ensuite nous devons définir les actions qui agissent sur notre structure: charges pemanentes et charges variables.

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Nous devons ensuite intégrer les coefficients de "sécurté" nécessaires


Notre but est de vérifier si un tirant de 4 cm de diam en acier haute résistance est suffisant

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Détermination les Actions

Déterminons les Actions Surfaciques PERMANENTES (pp - g)

1 Poids propre de la dalle de béton (pp)

Poids propre de la dalle de béton. La portée de la dalle est de 6 m. Divisé par 30 cela fait 20 cm d'épaisseur de dalle.

 

La densité du béton est de 2.5, soit 25 kN/m³

 

poids propre de la dalle de béton armé = 25 kN/m³ x 0.2m = 5 kN/m²

2 Poids propre de la toiture (pp)

Le complexe de toiture (ossature, isolation, étanchéité comprise) est estimée à 0.5 kN/m²

 

poids propre de la toiture = 0.5 kN/m²

3 Poids propre de la poutre treillis en acier (pp)

Nous alons considérer cette fois le poids propre de la structure acier. Si celle-ci est constituée de poutres HEA 500 (première estimation), alors 1 m de poutre ayant un poids propre de 155 Kgf, une tranche de 1 m de structure acier a une action de l'ordre de (4 poutres x 155 Kgf = 6200 N)

 

poids propre LINEAIRE de la structure acier = 6.2 kN/m

4 Poids propre de la façade (ppl)

Le double vitrage des façades a une épaisseur globale de 2 cm. La densité de verre étant de 2.5 (comme le BA), 1 m² de vitrage "pèse" (0.02 x 25 kN/m²) 0.5 kN/m².

Par m linéaire de bâtiment, les deux façades de 9 m de haut "pèsent" donc (2 x 9 m x 0.5 kN/m²) 9 kN/m

 

poids propre LINEAIRE des deux façades vitrées = 9 kN/m

5 Parachèvements (g)

Les parachèvements se réduisent dans notre cas à la chape de 10 cm posée sur la dalle béton.

 

La densité de la chape est de 2.

 

Parachèvements = 2 kN/m²

Déterminons les Actions Surfaciques VARIABLES (q)

1 Charges d'exploitation des plancher accessibles au public (q)

Pour les deux niveaux "utiles" nous allons considérer une charge de foule. Cette charge est fixée par la norme à 4 kN/m²

2 Charges d'exploitation de la toiture (q)

Pour la toiture nous allons considérer une charge d'entretien, soit la charge du personnel travaillant sur la toiture pour son entretien. Cette charge est de 1 kN/m²

Calculons les Actions Linéaires (ppl - gl - ql)

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Calculons les Actions Linéaires majorées (ppld - gld - qld) ELU et ELS

Calcul de la sollicitation (Nsd)

C'est le calcul de la sollicitation sur le tirant. Dans notre cas c'est un effort normal N.

On ajoute l'indice s pour la solliciation (versus r pour résistant) et

l'indice d qui désiqne que nous avons affaire a une solliciation intégrant les majorations adéquates. On obtient donc

Nsd

 

Pour rappel:


R2v = pl x 10.46 m

et
N = R2v / sinus 45°

 

Donc:

Nsd = pld x 10.46 / (sinus 45°)

L'effort de compression N que la colonne reçoit est égale à la récation d'appuis R2v calculée à l'ELU
R2v = pl x 10.46 m

et
pl = 126 kN/m

N = 126 * 10.46 = 1318 kN



Valeurs caractéristiques

L'acier utilisé dans ce hauban a les caractéristiques suivantes:   σ = fk = 1 000 MPa = 1 000 N/mm²

E = 170 000 MPa = 170 000 N/mm²

ELU

Calcul de l'effort normal Résistant Minoré Nrd

Dans un tirant en acier de section circulaire de diamètre 40 mm:

 

Nr = l'effort normal résistant (sans minoration)

Nrd = l'effort normal résistant minoré (en fonction du matériau)

Vérification: Nrd > Nsd?

Nsd = 1864 kN > 1256 kN = Nrd !!!

 

La sollicitation est supérieure à la résistance du câble!

CONCLUSION: Le tirant de 4 cm de diamètre n'est pas suffisamment résistant

Augmentons le diamètre afin que Nrd > Nsd

Prenons un tirant en acier de section circulaire de diamètre 50 mm:

CONCLUSION: Le tirant de 5 cm de diamètre est suffisamment résistant

Vérifions maintenant ce tirant à la daformée: sera-t-il capable d'éviter que le bâtiment penche trop? -> Calcul à l'ELS

ELS

Déterminons l'allongement maximum acceptable

Nous allons imposer que la pente dans le bâtiment pont ne peut dépasser 1%, soit un allongement max du tirant de 17 cm (voir Et si ça penche trop?)

Calculons l'allongement max de notre tirant

Pour rappel, il fait 5 cm de diamètre (calcul ELU) et 47 m de long, entre son point d'attache sur le bâtiment et le sommet du mât (géométrie du bâtiment).

 

l'allongement du tirant choisit = 157 mm

<

L'allongement max autorisé = 170 mm

CONCLUSION: le tirant de 5 cm de diamètre est suffisamment raide

schématisons le chemin parcouru


 

La suite de l'histoire...

  • Un batiment suspendu?
  • Quelle traction?
  • Quelle section pour quelle résistance?
  • Et si ça penche trop?
  • ELU et ELS pas à pas
  • Un batiment encastré?
  • Quelle effort de flexion?
  • Quelle deformée?
  • Changeons de matériau: de l'acier vers le bois
  • Des colonnes?
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