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Construction de poutres aux vents

 

 Table des matières:


Construction de poutres aux vents                                                         1

1             Créations des poutres dans le plan de répartition               2

1.1         Poutre au vent sous entrait                                                       2

1.2         Poutre sur rampant entre ferme                                               4

2             Chargement et vérification des poutres au vent sous entrait          7

2.1         Critères de déformations                                                                        7

2.2         Ajout du chargement                                                               8

2.3         Combinaison ELU et ELS                                                      10

3             Détermination du chargement                                             10

3.1         Action du vent sur les façades                                             10

3.2         Action sismique sur les pignons                                          11

3.3         Action sur les contreventements                                          12

3.4         Modélisation et transfert de charge                                     13

3.5         Vérifications des assemblages par pointes                       13

4             Exemple de conception de stabilisation :                          15


1        Création des poutres dans le plan de répartition

1.1      Poutre au vent sous entrait

Vous devez placer les 4 poutres périphériques en utilisant l’outil : Structure de répartition, puis choisir le type : Poutre au vent en entrait

 

Nous commençons par positionner la poutre contre le pignon.  En plaçant ces éléments en premier, cela permet de diminuer la portée des poutres de façade. La hauteur de la poutre est un multiple de l’entraxe des fermes pour faciliter la pose (ici 2)

 

1 : cliquer sur le point de départ

2 : point de fin

3 : un troisième point pour déterminer la hauteur

 

Vous avez la possibilité d’imposer une valeur dans la ligne de commande :

 

 

La dernière étape est le placement vertical de la poutre. Le niveau zéro étant le dessous entrait.

La poutre sera à -36mm

 

Vous avez la posibilité d’imposer une valeur dans la ligne de commande :

 

Plan de répartition après placement des 4 poutres identiques 2 à 2 :

 

1.2      Poutre sur rampant entre ferme

Vous devez placer les 4 poutres sur rampant entre ferme en utilisant l’outil : Structure de répartition, puis choisir le type : Poutre au vent en arba.

 

 

 

1 : cliquer sur le point de départ

2 : point de fin

3 : un troisième point pour déterminer la hauteur

 

 

 

Positionnement de la seconde poutre en utilisant la fonction : Miroir

 

 

Copie des 2 poutres en sélectionnant un point de départ, puis le point d’arrivée

 

 

Coller les 2 poutres en indiquant le point d’accroche d’arrivée

 

Résultat après construction et choix de la triangulation :

En sélectionnant les éléments grisée, puis avec le clic droit, vous pouvez construire les poutres (raccourcis  F9)

 


 

2        Chargement et vérification des poutres au vent sous entrait

2.1      Critères de déformations

Nous avons 2 critères à fixer, la déformation dans la longueur du mur et la déformation pour la hauteur.

Le programme utilise le minimum de ces 2 critères.

 

Vous trouvez ce réglage dans Code de calcul

Cette valeur est fonction du second œuvre ou elle peut-être imposée par les pièces du marché.

 

Le second critère est plus pénalisant que le premier, il vérifie l’aplomb du mur.

Vous trouvez également ce réglage dans  Code de calcul

Cette valeur est fonction du second œuvre

Pour activer cette vérification, vous devez selectionner toute les poutres et cocher la case Stabilise le mur et imposer une hauteur.

 

 

2.2      Ajout du chargement

Le chargement en pignon est de 190 kN/ml pour le vent et 188 kN/ml pour le séisme.

Ces charges sont répartir sur la membrure haute et basse de la poutre.

 

Notez également que la portée de la poutre de pignon peut être réduite car les 2 autres poutres adjacentes diminuent la portée libre.

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Dans l’interface ferme, cliquez sur ajout d’une charge uniforme

Etendre le chargement du point 1 au 2, correspondant à la membrure haute

 

 

Avec les différents coefficients de pression, les pressions au vent ou sous le vent peuvent-être différentes. Dans un but de simplification dans notre exemple, nous avons utilisé les mêmes valeurs pour les champs Vent vers le haut et Vent vers le bas.

Les charges sont en Newton

 

2.3      Combinaison ELU et ELS

Pamir construit 2 types de combinaisons

-        Pour vérifier la contrainte (ELU – en rouge ci-dessous)

-        Pour vérifier les déformations (ELS – en vert ci-dessous) 

Vous noterez que pour la vérification de la déformation au  séisme, le coefficient de pondération de l’action sismique est de 1,5. Il ne s’agit pas d’un coefficient provenant de l’EC0 (Gamma, 1.35, 1.5, etc…), mais du coefficient q (de ductilité de la structure).

Si la ductilité permet de diminuer les efforts, elle a l’inconvénient d’augmenter la déformée.

 

Liste des combinaisons :

 

Après dimensionnement de toutes les poutres sous entrait :

Dans le plan de répartition

Vous noterez l’absence des poutres de rampant, elles sont dans un calque caché

Dans l’interface calcul

3        Détermination du chargement

3.1      Action du vent sur les façades

Le bâtiment se situe en région 2 sur un site de rugosité IIIA, la pression de vent est de 0.65 kN/m²

 

Pression s’exerçant sur 1 ml de façade :

Hauteur mur (h) : 2,60 m

Pression du vent :   Qv  =  0,65   kN/m²

 

Surface pour 1ml de façade :

1.3 m²


Effort agissant su 1ml de façade :


0.93 kN par ml avec


S = surface du pignon

Cp = coefficient de pression de vent  (Cpe-Cpi)

 

 

Pression s’exerçant sur 1 ml de façade :

La surface  pour 1 ml de pignon est augmentée par rapport à la façade.

En théorie ce chargement est triangulaire, mais dans notre cas, nous simplifions en prenant la mi-hauteur du pignon (soit 2,70 /2 = 1,35).

 

Surface pour 1ml de façade :

2.65 m²


Effort agissant sur 1ml de façade :

1.90 kN par ml

 

3.2      Action sismique sur les pignons

Le bâtiment se situe en zone 3 (modéré), l’accélération sismique en fonction des hypothèses ci-dessous est de 3.7 m/s².

Vous pouvez trouver des informations sur l’évaluation du calcul du chargement sismique sur : Support MiTek

 

A titre d’exemple, à ce niveau de sollicitation, un ballon d’eau chaude de 100 kg, serait soumis à une force de 37 daN (soit 37% de la masse)

 

 

3.3      Action sur les contreventements

Les forces agissent dans le sens du faîtage et tendent à faire basculer le pignon et les fermes.

Effet du séisme :

La charge par ml sur le rampant du pignon pour le séisme est 1,76 kN

 

 

 

 

Effet du vent

Le vent contre pignon produit le même effet, à la valeur pic, la pression est 0,96 kN par ml.

Ce chargement est triangulaire, mais dans notre cas, nous simplifions en prenant une valeur constante.

 

Surface pour 1ml de façade :

1.35 m²


Effort agissant su 1ml de façade :

0,96 kN par ml

 

 

3.4      Modélisation et transfert de charge

La poutre de rampant est bloquée à ces extrémités, en pied : par les entretoises, et au faîtage par les barres d’AFA (en rouge) et de contreventements (en bleu).

Soit 480N/ml pour le vent et 880N/ml au séisme pour chaque membrure.

Note : Pour optimiser le chargement, vous pouvez aussi utiliser des charges trapézoïdales.

 

Après calcul, les réactions d’appuis sont :

·        4,270 kN pour le séisme

·        3,84 KN au vent.

3.5      Vérifications des assemblages par pointes

Cette vérification concerne la transmission de l’effort dans les barres d’AFA et CVS sur les points durs (mur ou diaphragme).

Les contreventements sont des éléments cloués, le coefficient q de ductilité pour cet assembleur est plus important (q=3).

L’effort issu de la feuille de calcul est basé sur q=1.5 pour les éléments triangulés. Les sollicitations séisme ne sont plus aussi importantes, après réajustement nous avons 4,270 *1.5 /3.

·        2.135 kN pour le séisme

·        3,84 KN au vent.

La résistance de calcul d’une pointe 2.8 x70 :

Au séisme 0.65 kN (gM = 1)

Au vent 0.50 kN (gM = 1,3)

 

Dimensionnement des CVS:

3,84 kN  / (4*cos 45°) = 1,36  kN par assemblage

 

Nombre de pointes en extrémité des CVS : 

1.35 kN / 0.50 kN = 3 pts

 

Effort séisme pour la barre d’AFA :

2,135 kN / cos 45° = 3 kN

 

Nombre de pointes nécessaire entre l’AFA et l’entretoise inclinée : 

6  kN / 0.65 kN = 5 pts

 

 

Notion de robustesse :

Pour le dimensionnement des contreventements vis-à-vis au vent, nous pouvons diviser les forces agissant sur le pignon à part égale entre les barres CVS (3,84kN/2 = 1,92kN) et les barres d’AFA (3,84kN/2 = 1,92kN).

 

Dans le cas du séisme, la distribution des forces peut-être différentes car il y a plastification des assemblages, la notion de « robustesse » peut intervenir. C’est-à-dire, si les CVS cassent, les barres d’AFA sont capables de reprendre l’effort sismique, il y a redondance du système de stabilité, ce qui rend le bâtiment robuste.

 

Dans ce cas, les efforts sismiques ne sont pas divisés entre les barres CVS et AFA, nous prenons 2 fois la même valeur (2,135 kN).

 

Dans notre exemple, où vent est important, cela ne change pas le dimensionnement.


 

4        Exemple de conception de stabilisation :