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1 - TERMINOLOGIE UTILISÉE POUR LES BÂTIMENTS INDUSTRIELS

2 - ACTIONS CLIMATIQUES AGISSANT SUR UN BÂTIMENT INDUSTRIEL

3 - CONCEPTION DES COMPOSANTS SECONDAIRES D’UNE STRUCTURE INDUSTRIELLE

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : C2574 v1

Terminologie utilisée pour les bâtiments industriels
Bâtiments industriels en acier - Rôle et fonctionnement de leurs composants secondaires

Auteur(s) : Jean-Pierre MUZEAU

Date de publication : 10 nov. 2023

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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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ABSTRACT

Industrial steel buildings: role and functioning of their secondary components

Industrial structures are made of different components whose role is to ensure the resistance and the stability of these buildings under the effect of the acting actions which are, mainly, dead loads and climatic actions.

The objective of the paper is to explain how these actions are transmitted from the envelope to the foundations through the various constitutive elements which are, in particular, the roofing and the cladding, then the purlins, the cladding rails, the portal frames and the different bracing systems.

In order to be able to solve specific design requirements, alternative solutions are proposed, their respective advantages and disadvantages being examined.

Auteur(s)

  • 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 ou 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, dans tous les cas :

  • les charges permanentes : son poids propre et celui de tous les éléments qu’elle doit supporter ;

  • les actions climatiques : vent, neige, température ;

  • les actions accidentelles : incendie, séismes, chocs, etc ;

  • mais aussi, pour certaines, des charges d’exploitation comme des actions de ponts roulants, par exemple, s’il en existe.

Dans un premier temps, la terminologie propre à ce type de construction est fournie.

Ensuite, la manière dont les charges climatiques agissent sur la structure est explicitée.

Enfin, 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 ?

Ce document est scindé en deux articles. Le premier, qui fait l’objet de ce texte, concerne les éléments dits « secondaires ». Il s’agit de l’enveloppe du bâtiment (bardage et couverture), des lisses de bardage, des pannes courantes, de la panne faîtière et des potelets de pignon. Le second traite des éléments porteurs principaux : portiques courants, structures de pignons, poutres au vent, pannes sablières, palées de stabilité, pieds de poteaux et fondations.

Une conception étant rarement unique, des solutions alternatives sont proposées si elles existent 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 type différent.

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KEYWORDS

steel   |   snow loads   |   purlins   |   industrial structures   |   climatic actions   |   envelope   |   cladding rail   |   gable post   |   roofing   |   bracing system

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2574


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1. Terminologie utilisée pour les bâtiments industriels

1.1 Éléments constitutifs des bâtiments industriels

Les différents éléments qui composent un bâtiment industriel sont représentés sur la figure 1.

Pour ce type de structure, chaque barre joue un rôle bien précis vis-à-vis de la transmission des efforts et de la stabilité. Il est donc très important de bien le maîtriser pour pouvoir déterminer les actions à équilibrer, pour savoir calculer correctement chacun des composants, pour être capable de choisir les meilleurs profils à utiliser, pour concevoir leurs liaisons et assurer ainsi un comportement fiable, stable et durable de la structure.

La figure 2 montre un exemple réel d’un bâtiment de ce type en cours de construction.

Les termes spécifiques à un portique courant en acier sont donnés à la figure 3.

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1.2 Décomposition en structure principale et secondaire

Les bâtiments industriels sont généralement composés d’une ossature principale supportant une ossature secondaire sur laquelle sont fixés le bardage et la couverture (l’enveloppe), munis de leur système d’isolation thermique et éventuellement phonique et de leur étanchéité. Les figures 4 et 5 montrent un exemple de représentation schématique d’une telle structure, respectivement avec et sans l’enveloppe.

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1.2.1 Ossature principale

L’ossature principale est constituée de l’ensemble des portiques du bâtiment (portiques courants et portiques de rive) et du système de contreventement composé des poutres au vent, des pannes sablières et des palées de stabilité (figure 6). Son rôle est de soutenir l’ossature secondaire et d’assurer la transmission des charges horizontales et verticales jusqu’aux fondations, tout en limitant les déplacements horizontaux en tête de poteaux, tant dans le...

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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).

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

  • ...

1 Sites Internet

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.

https://metaletech.com/

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