Dimensionnement de la structure

Désolé pour la mise en forme :

Bonjour à tous je suis nouveau ici et j'espère trouver quelques réponses pour un projet de construction sur lequel je travaille.

Voilà, le projet consiste à remplacer la toiture d'un restaurant extérieur actuellement en structure métal et bâche par une nouvelle structure métal couverte d'une tôle pliée.
Je posterai des dessins et des photos si besoin au fur et à mesure de l'avancement du projet.
La surface à couvrir est de 100 m² (environ 21 mètres x 4.7 mètres) avec une faible pente.
Je précise que le projet est situé au Vietnam dans une zone exposée aux tempêtes violentes (+100 km/h lorsqu'il y en a)


La trame du plan de charpente est quasiment déterminée
L'idée pour ce projet est d'avoir une structure de toit composée de poutres métalliques principales surmontées de solives métal elles aussi. Les solives serviront de support pour la toiture et pour la suspension du plafond composé de croix de bois de palettes.
En détail :
des poutres principales 10 poutres de 4,7 mètres de long, espacées de 2,4 mètres
surmontées de 10 rangées de solives, espacées de 45 cm
des suspentes métalliques viendront s'accrocher sur ces solives pour supporter les croix de bois


Premier point :
J'envisage les sections suivantes :
pour les poutres : 40x80x1.8mm
pour les solives : 30x60x1.2mm
pour les suspentes : 30x60x1.2 ou section ronde

Quelqu'un peut-il me donner son avis sur les sections choisies?
L'actuelle toiture datant de 5 ans, faite avec des poutres de section ronde ( ) 4cm de diamètre, de 2mm d'épais, tous les 3mètres, est actuellement pliée (pas tombée) mais menace de finir en ruine.
Merci[/size x]

Bonjour

Pourriez-vous en dire un peu plus :

Quelle est la pente du toit, ou la différence de hauteur entre les deux bouts de 4.70 m ?
Sur quoi s’appuient les poutres : poteaux, murs, autre ?
Quelle est la hauteur de la construction au-dessus du sol ?
Les façades sont-elles très ouvertes, ou plutôt fermées ? de tous les côtés, ou d’un seul ?
Par quel système seront fixées les solives sur les poutres ? et les suspentes ? avec des percements ?
Je suppose qu’il n’y a pas de neige, mais peut-être y-a-t’il des accumulations possibles de grêle ?
A votre avis, qu'Est-ce qui a endommagé la structure actuelle ? Le vent ?

Bonjour Llovir, merci de vous être attardé sur mon projet.

Quelle est la pente du toit, ou la différence de hauteur entre les deux bouts de 4.70 m ?
La difference de hauteur est de 25 cm sur 4.70m. Depuis le sol intérieur, la hauteur sous toiture est de 3mètres d'un côté, et 2,75mètres de l'autre

Sur quoi s’appuient les poutres : poteaux, murs, autre ?
Les poutres s'appuient d'un côté sur des poteaux qui seront de section 40x80x1.8mm à priori, de l'autre côté les poutres sont soudées sur une platine chevillée dans le mur.

Quelle est la hauteur de la construction au-dessus du sol ?
La parcelle du projet est sertie entre une rue haute et une rue basse. Une différence de niveau de 4mètres les séparent. Vous l'aurez compris, le restaurant est donc enclavé contre le mur de soutènement de la rue haute. Depuis la rue basse, 5 marches d'escalier montent depuis le trottoir jusqu'au sol intérieur.

Les façades sont-elles très ouvertes, ou plutôt fermées ? de tous les côtés, ou d’un seul ?
Seulement un côté long est très exposé et ouvert. Le côté long contre le mur et les petits côtés sont protégés.

Par quel système seront fixées les solives sur les poutres ? et les suspentes ? avec des percements ?
Bonne question, à priori à la soudure. Ou au pire avec une patte équerre. J'ai retravaillé le principe des suspentes, dorénavant je pense espacer les solives de 1mètre au lieu de 50cm et créer un sous maillage suspendu plus fin en section 1.5x1.5cm, qu'en pensez vous?

Je suppose qu’il n’y a pas de neige, mais peut-être y-a-t’il des accumulations possibles de grêle ?
La grêle, il arrive qu'il y en ai dans les tempêtes, c'est plutôt de balles de ping pong, mais elles fondent très vite du fait de la chaleur ambiante à l'époque des tempêtes (été). Les accumulations possibles sont les feuilles mortes des arbres autour, précipitées par les pluies très abondantes.

A votre avis, qu'Est-ce qui a endommagé la structure actuelle ? Le vent ?
Je pense que c'est le vent, mais franchement des sections rondes en poutres sans solive avec un toile qui prend le vent, on ne peut guère faire pire pour chercher les ennuis, non?!

Bonsoir

les poutres forment donc un L avec les poteaux qui sont de même section. Comment seraient-ils assemblés l'un sur l'autre ? platines et boulons ?

Je trouve étonnant que la précédente édification en tube rond de 40 tous les 3 m ne soit que "pliée" au bout de cinq ans ; normalement, elle aurait du s'envoler au 1er coup de vent.

Sans doute l'endroit entre les deux murs est-il protégé du vent ?

Qu'est ce que vous appelez le sous-maillage plus fin ? un réseau suspendu aux pannes (NB : en toiture, les solives sont des pannes) ?

Bonjour,
Les poteaux forment effectivement un L avec les poteaux. Je pensais à un boulonnage avec des equerres plates de chaque côtés des poteaux, ou une soudure si les deux coïncident parfaitement (j'ai un doute)

Ne vous inquiétez pas de vos connaissances en la matière, je vous confirme que les tubes ronds sont bels et bien pliés.Le vent peut être très violent accompagné de fortes pluies ou grêles et d'orages, ça ne rigole pas. Le précédent constructeur n'était probablement pas du métier.

Oui pardon, un réseau suspendu au pannes (oui, oui, oui, je vais retenir ça), c'est ce que j'ai appelé un sous maillage plus fin. Cette partie m'inquiète un peu. Le maillage et les croix de bois ne vont pas peser beaucoup mais ne vont-elles pas créer des mouvements transversaux aux pannes susceptibles de fragiliser les pannes qui supportent déjà la tôle?

Et pour ce qui est des sections poteaux/ poutres/ pannes/ réseau, les choix sont-il bons selon vous?

Ci-joint quelques plans pour vous figurer un peu plus le projet.

Bonjour

Pour ce projet, qui concerne un établissement recevant du public, qui sera soumis à un contrôle, l’intervention de professionnels me paraît indispensable. L’avis que je vous donne à titre d’information ne saurait vous en dispenser, d’autant plus que cet avis n’est que partiel, sujet à des imprécisions.

La structure se trouve bloquée entre trois murs, ce qui lui est favorable, et son exposition au vent est celle de la façade principale ouverte, apparemment sur un espace dégagé (plan d’eau). Le toit est donc soumis à soulèvement, sous l’effet de dépression par-dessus et surpression par-dessous dues au vent perpendiculaire à la façade ouverte.

La structure que vous indiquez, ne pourrait à mon avis pas être justifiée pour un bâtiment classique, durable, à l’épreuve des intempéries, même s’il était construit dans les zones les moins ventées du territoire Français. Ceci pour le vent mais aussi pour la charge d'entretien (circulation de personnel et de matériaux)

Ce à quoi cette structure ressemble le plus, c’est à celle d’un CTS (chapiteau, tentes, structures), pour laquelle l’exigence est limitée à la résistance à un vent de 100 km/h.
Mais un CTS doit avoir une toiture souple, donc pas en tôle. Il doit être évacué si le vent atteint 100 km/h, et il est soumis à un contrôle périodique de son bon état. Je crains d’ailleurs que le contrôleur puisse refuser le système de suspentes et plafonds formant un supplément de danger pour les occupants en cas d’effondrement.

Pour ce qui est des sections que vous avez choisies, moyennant une bonne mise en œuvre ne provoquant pas de pertes de résistance aux assemblages, ou autres, vous seriez du niveau du CTS. Ceci sauf meilleure appréciation du contrôleur, car c’est quand-même proche de la limite admissible.

Bonjour,
Merci de m'avoir donné votre avis.
Pour le contrôle, je ne me fais pas de soucis car il y a peu de chance qu'il y en ai. Mon seul souhait c'est que ça tienne, et que ça tienne bien.
Vous me suggérez donc de faire des sections plus grosses?
Pour la couverture, une toile serait-elle plus appropriée qu'une tôle? Si oui, il n'y a pas de problème, tout est encore modifiable.
Pour les suspentes, je vais aussi passer sur une section plus grosse. La rive d'égout sera terminé pas une paroi verticale en retrait de la rive pour protéger le système de suspentes.

Merci

Je raisonne comme si c’était en France. Le toit souple est ce qui correspond à la réglementation Française CTS, avec contrôleur-vérificateur.

La tenue de la structure ne dépend pas que des sections des barres ; elle repose beaucoup sur la tenue des assemblages qui doivent être bien conçus (calculés) et réalisés. Cela demande d’être quand-même du métier de la construction métallique.
Le contrôle périodique d’ailleurs vérifie particulièrement l’état des assemblages..
En grossissant les sections, vous augmentez la résistance, mais il faut que les assemblages suivent.

Pour les suspentes, je voyais surtout l'aggravation des conséquences en cas d'effondrement de la structure - effet "épée de Damoclès". Alors qu'on cherche à réduire les conséquences en faisant une toiture souple plutôt qu'en dur, sur les CTS (en France, toujours).

Je vais suivre le travail des professionnels de a toiture, ce n'est pas moi qui vais arriver avec ma clef à pipe et mon masque de soudeur pour monter la structure. Je suis architecte, mon rôle est de superviser et de m'assurer que la construction suit le design. Je veux choisir la bonne technique d'assemblage et le type de couverture. Les suspentes, je vais diminuer leur hauteur. Et bien évidement le restaurant est fermé quand il y a des tempêtes, donc pas d'épée dans la tête si c'est ce à quoi vous pensiez.
Pour confirmer:
des section de tubes carrés ou rectangles, un petit peu plus grosses que ce que j'avais prévu. L'épaisseur 1.8mm pour les poutres, 1.5mm pour les pannes, 1.2mm pour les suspentes, ok?
Et pour la couverture : bâche plutôt que tôle?
Merci

Bonjour

Je n'avais pas compris que vous étiez l'architecte.

Une dernière remarque sur le matériau de toiture. La tôle a un autre inconvénient concernant la sécurité : on peut être tenté de marcher dessus (surtout là où le bâtiment est placé), alors que la structure (les pannes) n'est pas dimensionnée pour supporter une circulation. C'est d'ailleurs la principale insuffisance qu'elle a vis à vis des surcharges à prendre en compte (au titre de l'entretien) pour se considérer en bâtiment.

Ceci dit, et en faisant comme pour la France car pour le Viêt-Nam je ne sais pas :

Sur des plans archi, vous pouvez effectivement partir sur des sections un peu plus fortes que celles que vous avez mises, le dimensionnement technique final étant du ressort de l'entreprise ou du BET tout en respectant le design.
Je ne vous donne pas de valeurs de section, je ne peux être ni le BET ni le contrôleur.

Le matériau de toit serait de la toile, pour rester dans la définition du CTS.

Pour illustrer le sujet, sans faire de publicité, voici un exemple... avec des sections !

http://www.speedabris.com/ab[...]nt/securite

Merci encore de votre réponse.
Je vois mieux à quoi vous voulez en venir. Le look me plait mais dans mon cas, au vu des contraintes imposées par le règlement urbain et l'évacuation pluviale, le look sans pointe de toit est le seul envisageable. Une toile tendue avec un point haut à 3mètres et un point bas à 2.75mètres.
La conservation d'une lumière naturelle, la client sera heureuse.


Je pense me fournir la toile, faire coudre des points d'accroche. Et les fixer par crochets et cables sur des points bas sur la rive, pareil sur le faitage du toit ; les poutres en surélevation créant la tension. Voir le schéma ci-joint


Un retour vertical de toile protegera en partie le système de suspentes.

Qu'en pensez vous?
La toile tendue absorbera mieux les contraintes de vent comparée à une tôle?
Si je pars la dessus, ma structure nécessite t'elle des pannes ou simplement des poutres?
Le réseau métallique supportant les croix de bois sera directement fixé sur les poutres?

Merci

Je n’avais pas encore pensé à cette complication.

Sur votre dessin, il faudrait avoir une barre pour tendre la toile vers le bas, entre les deux points d’attache. Mais malgré ça il y aurait toujours du battement au vent. Et ce n’est pas facile à faire ; en pratique il faudrait alterner des fermes de deux hauteurs et pentes différentes.

La vraie solution me semble être la toile en surface gauche, avec double courbure, pour que la toile soit tendue de partout en permanence, et fonctionne comme si c’était une tôle pour transmettre les charges montantes comme celles descendantes.

C’est ce qu’on voit sur les structures comme celles du lien précédent (avec concavité d’ensemble vers le haut ou vers le bas). Je parle bien pour une installation fixe, et pas pour un store qu'on peut rétracter.

Je vous en dessine maladroitement le principe.



Il faut des gens spécialisés pour calculer et réaliser ça. Il existe d’ailleurs des règles publiées par le Sebtp – règles que je ne connais pas.

Il n’y aurait plus de pannes, mais des barres pour écartement et tension, pouvant être prévues pour porter aussi le plafond.

Vous dites « je vais me fournir de la toile, faire coudre les points d’attache … ». Il me semble que ce n’est plus le rôle de l’architecte, mais déjà celui de l’entrepreneur ?

A mon avis, vous auriez à faire réaliser la toile complète (par bandes assemblées selon une géométrie spécifique, éventuellement avec des câbles), sur mesure, par une entreprise spécialisée, qui vraisemblablement ferait aussi la mise en place.
Car il faudrait aussi adapter le système d’attache à la structure, et l’évacuation de l’eau.

J'ai en tête un fabricant de chapiteaux, je vais voir avec lui. Sinon, Je crois qu'on va laisser tomber cette solution qui parait beaucoup plus compliquée.

Je ne vais pas vraiment me fournir et faire coudre, mais je vais me renseigner car j'ai pris l'habitude de me renseigner, si je veux telle solution et que je sais qu'elle existe mais que l'entreprise ne le sais pas, je dois aller chercher l'information pour lui. On n'est jamais mieux servi que par soi même.

Bref, En toile non tendue ça marche aussi?
en tôle ça marche aussi?

Finalement, en tendant bien la toile, ça pourrait donner quelque chose comme ça :



Ca ne se voit pas bien, mais il y a une double courbure. Il faudrait tout de même que ce soit validé par un toileux.
Les petites jambes de force assureraient un meilleur encastrement poteau / poutre



On pourrait trouver la place du plafond




Mais les détails resteraient à mettre au point. On est loin de votre projet initial. Mais il est tout à fait possible de revenir à ce projet initial avec toit en tôle :

- soit simplement en renforçant un peu ce que vous aviez prévu tout en restant en structure légère, si c'est admis dans le pays

- soit en faisant une structure de bâtiment, stable au vent zone 4 France, et admettant la charge d'exploitation d'entretien. Cela conduirait à faire encore un peu plus fort, notamment au niveau des pannes.

Evidemment, le prix suit les améliorations ...

Ok, je vois, merci d'avoir passer du temps sur un petit sketchup.
Dans la solution toile, je rajouterais surement des morceaux de toile verticale sur les triangles verticaux pour limiter les entrées d'air. Qu'en pensez vous?
Je vais voir les deux solutions avec l'entreprise dimanche
Mais entre toit en tôle et toit en toile, lequel sera le plus résistant aux vents?

Bonsoir

J'ai revu le sujet, modifié le dessin pour donner un peu plus de courbure à la toile, et récupéré un moyen de calcul approché de la tension dans la membrane.



Il en ressort que la tension initiale à donner à la toile pour qu'elle ne se détende pas sous l'effet du vent 100 km/h conduirait à un profilé de 120² ou 140² x 5 pour la traverse de 2.40 m.
Dans l'autre sens 4.70 m, c'est pire, mais seulement sur les bords extrêmes, puisque sur les intermédiaires ça s'équilibre en partie.

Autrement, il y a une possibilité en chapiteaux juxtaposés, plus hauts, donc tirant moins sur les supports. Mais ce n'est pas forcément facile à adapter à la géométrie de votre projet. C'est une autre planète.

Pour la tôle, j'en reste à ce que je vous ai dit : soit structure légère mais limitée en capacité de résistance, soit structure vrai bâtiment.

J'essaierai de vous donner, si vous l'envisagez, un pré dimensionnement des sections seules, en bâtiment base règles CM 66/80. Votre site est venté comme les côtes de la Manche (zone 4 des NV 65), ou moins ?

Bonojour,
Cela me semble trop complexe pour la toile tendue. Mais je vais voir les entreprises demain.
Pour le vent, ce sont des épisodes de vents similaires à ceux de la manche en bord de mer quand il y a des tempêtes. Ce sont des coups de vents brusques, non continus.

Alors, la cliente veut partir sur un toit en tôle. Les devis des entreprises sont sensiblement égaux. Ils voulaient diminuer les sections, je leur ait dit de maintenir les sections que j'ai mentionné plus haut pour le moment. La cliente doit voir le budget car même pour le toit en tôle isolée, ça coince...

S'il faut augmenter les sections de 80x40 à 100*50 et de 60x30 à 80x40 -ce qui me semble beaucoup- on le fera. Je sais que ce n'est pas évident pour vous de se rendre compte sans voir les lieux et connaitre la force exacte du vent, mais j'aimerais bien que vous me confirmiez encore que cela semble nécéssaire d'augmenter les sections. J'ai pu regarder les toîts alentours, certains ont même des sections plus fines, mais ne sont effectivement pas en face du lac...

Voilà le résultat de mon analyse. Ceci pour vous donner une idée, étant entendu que je ne suis pas votre projeteur, et que le dimensionnement final est à faire par un BET ou par l’entreprise.

Trois choses sont à considérer

D’abord, si les fermes courantes sont espacées de 2.40 m, celles de part et d’autre de l’entrée sont espacées de 4.10 m (apparemment). Pour ces fermes, et pour les pannes de portée 4.10 m, les sections devront être plus fortes.

Ensuite, voir si on applique ou non sur le toit la charge d’exploitation règlementaire en France (charge de circulation pour l’entretien essentiellement). C’est important, car jusqu’ à la zone 3 de vent, c’est ce qui est dimensionnant pour votre bâtiment. Si le projet se faisait en France c’est ce qu’il y aurait lieu de considérer.

Enfin, définir quelle vitesse de vent on prend en référence. Là, je vous suggère la Zone 3 des règles NV 65 (qui comprend 4 zones sur le territoire, la 4 correspondant par exemple aux cotes de la Manche). Soit donc Vent normal/extrême : 126 / 166 km /h Zone 3 NV 65.

Abstraction faite de la charge d’exploitation, en ne considérant que le vent ;
Cas du vent perpendiculaire à la grande façade ouverte ;
Poids mort estimé 20 kg/m² (tôles, suspentes, croix) ;
Réalisation sur le chantier d’une qualité d’assemblage poteau/poutre transmettant 50% d’un encastrement parfait : « demi-encastrement ». Cela demande un certain soin.

Profil 50 x 100 x 3 en acier S235 pour les poutres et poteaux de travées courantes
La condition dimensionnante est la limitation de flèche à 1/200 de la portée sous vent normal.

Ne pas omettre de bien sceller les pieds de poteau dans le gros-œuvre, et de bien fixer les tôles, surtout dans les travées d'angles extérieurs, les plus sujets à arrachement.
Dans ces conditions, le taux de travail en flexion (en plasticité CM 66 / 80) est de 80 % au maximum (sous vent extrême). NB : serait insuffisant pour la charge d’exploitation.

Pas de difficulté particulière avec les pannes de travée courante en 30 x 60 x 1.2, qui remplissent la condition de flèche, et avec un taux de travail en flexion de 80 % aussi, à condition d’avoir des pannes continues sur au moins deux travées (sur trois appuis)

Pour la travée de 4.10 m :
Au minimum doubler les pannes de 30 x 60, mais mieux les tripler, dans la mesure ou celles venant en complément n’auront pas de continuité dans les travées adjacentes
Fermes en 80 x 100 x 3 (qui représente une inertie de 35 % de plus que les 50)

Ne pas omettre de bien sceller les pieds de poteau dans le gros-œuvre, où ils sont soumis à l'arrachement. Bien fixer aussi les tôles, particulièrement en rives et dans les deux angles extérieurs, où l'arrachement est le plus fréquent.

Juste
restaurant = ERP
vous saviez qu'il y a "quelques" règles (là je pense surtout à la sécurité incendie) à respecter??

Juste un correctif (sur un détail) : pour les fermes, taux de travail à 90 % au lieu de 80 % que j'ai marqué. Ne change pas le résultat de l'analyse.

Juste, gil. Cela avait été évoqué avec le CTS.
Ne sommes-nous pas dans le cadre de l'article CO 14 : par exception au CO 12 pas d'exigence de stabilité au feu de la structure ?
1/2 h sinon pour un RdC, ce qui pourrait nécessiter des protections.
Sous poids propre, j’ai taux de travail 20 à 25 %. Cela laisse espérer un petit quart d’heure de stabilité au feu ; peut-être suffisant pour évacuer cette terrasse.
Il est vrai que les croix de bois juste sous la structure ne sont pas l’idéal …
Mais je ne fais pas le projet.

Je pensais plus à l'AM12

Citation:

Ne sommes-nous pas dans le cadre de l'article CO 14 : par exception au CO 12 pas d'exigence de stabilité au feu de la structure ?

presque, c'etait le CO13

Pour moi plutôt le CO 14, spécifique aux bâtiments à RdC, qui vise plus précisément toute la structure (yc les poteaux), pas seulement celle de la toiture.
Pourquoi l'AM 12 ? (bien que je n'aie répondu que sur la structure ?)

Merci Llovir pour ces réponses, je vais tacher de prendre en compte ces petits changements de dimensions. Le chantier démarre le 9 janvier.
Pas de nécessité de marcher sur la toiture et il n'y a pas 4m20 mais 3m20 entre les poteaux de l'entrée, donc je vais renforcer les poteaux et doubler les pannes à cet endroit.
Je comprend vos remarques par rapport à la stabilité au feu. Je vais considérer cela. Je vous tiens au courant.