Mémoire technique : Halle industrielle à Villars-Ste-Croix

UER 1 - Construction et Environnement
GC3 diplôme Correia Marisa
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Mémoire technique :
Halle industrielle à Villars-Ste-Croix
Novembre 2008

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Table des matières
1. Les données 2
2. Le travail demandé 3
3. La démarche 3
4. Résumé des sections et conclusion 7
1. Les données
Ce projet a pour base une halle industrielle en construction métallique en cours de montage
à Villars-Ste-Croix. Cette halle sert à faire l’entretien de petite machine de chantier de
Wacker Neuson. Cette halle devra accueillir plusieurs parties, l’une d’elle servant à
l’entretien des machines et une autre devant accueillir des bureaux. Il y a également une autre
partie, mais qui n’est pas à étudier. La toiture de
cette halle est constitué d’une tôle SP, d’un par
vapeur et une isolation. Dans la partie bureau, il y
a une dalle à usage de bureau. Elle doit être
prévue avec une épaisseur minimum pour des
raisons de limitation de hauteur. Elle devra
reprendre une finition de carrelage. La halle
possède un pont roulant de 5To de capacité et une
potence de 1.5To × 4.5m.
La partie halle à une portée de 21.6m et une
longueur de 21.6m. La toiture de cette partie est
bombée et atteint en son sommet la hauteur de 8m
Plan de la halle
La partie bureau est destinée à accueillir
des espaces de bureaux, de vente, de
réfectoire et de vestiaires. Cette partie est
également en construction métallique et a
une portée de 7.2m pour une longueur de
21.6m, et une hauteur totale de 6m.
Élévation

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2. Le travail demandé
Ce travail de diplôme porte sur l’étude de 3 variantes de structure en bois, sans pour autant
exclure les solutions fessant appel à d’autres matériaux. Les variantes proposées peuvent
présenter une géométrie de la toiture différente de celle proposé par la variante en métal
toutefois ces variantes devrons respectés le gabarit d’espace libre de la halle. En plus de
proposé les trois variantes, il a été demandé de faire une analyse du coût et des avenages-
inconvénients pour chaque variante.
Lors du pré jury une de ces variantes a été sélectionnée. Il s’agissait de la variante 4.
Pour cette variante, il était demandé de faire le dimensionnement de tout les éléments
statiques principaux ainsi que le développement complet de quelques nœuds et d’étudier la
mise en œuvre, se qui implique d’établir une soumission, faire un planning de chantier avec
un plan de la mise en œuvre par étape.
3. La démarche
3.1 L’avant projet :
Pour la phase d’avant projet, il fallait proposer des variantes dont la principale différances
réside dans la manière de couvrir les 21.6m de portée de la halle. Pour cella j’ai d’abord
commencé par étudier quelques ouvrages analogues, puis j’ai étudié une variante où la portée
était franchie par un sommier sur 2 appuis puis sur 3 appuis, cette variante m’a servis comme
point de référence. J’ai ensuite proposé trois autres variantes :
Variante 2 : la portée est franchie par un treillis polygonal
Variante 3 : la portée est franchie par un cadre
Variante 4 : la portée est franchie par un arc
Variante 3
Variante 4

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La variante retenue (N°4) offrait de nombreuse possibilité, mais devait être retravaillée : on
m’a demandé d’optimiser la hauteur de l’arc, la composition de la toiture et des façades…
3.3 Étude de la hauteur de l’arc et du tipe d’arc :
L’hauteur d’arc que j’ai choisi est le résultat d’une recherche d’un optimum entre le prix de
l’enveloppe supplémentaire et celui du bois utilisé pour l’arc et le tirant.
La hauteur optimum est de 2,5m.
Le calcul rapide d’un arc avec uniquement le tirant montre qu’il faut mettre des suspentes. Le
calcul de deux arc triangulés montre que les diagonales et les montants ont des sections toutes
petites qui poseront surement des problèmes s d’assemblages, de plus la différence de section
n’est pas très grande notamment si on prend en compte que l’ajout de diagonale complique
les assemblages. La solution retenue est donc un arc avec un tirant et des suspentes verticales
et latérales, pour stabiliser le tirant. Le tirant sera en bois, pour facilité les assemblages et
éviter les problèmes liés à la différance de coefficient thermique.
3.4 Composition de toiture et de façade.
La composition définitive de la toiture et de la façade est la même :
La composition de cette toiture dépend notamment de la volonté de pouvoir la préfabriquée
partiellement en atelier. L’élément préfabriqué est constitué de 4 pannes chevrons portant sur
3 arcs. Sous ces pannes chevrons sont cloué des panneaux OSB et un par vapeur, entre les
pannes-chevrons il y a l’isolation thermique. Ce module est posé sur les arcs, puis on vient
poser le lattage, contre-lattage, l’étanchéité et la tôle ondulé.
3.5 Concept protection anti-feu :
Après lecture des exigences de l’AEAI, il en est ressorti qu’il n’y avait pas d’exigence pour
les bâtiments à 1 niveau au-dessus du sol. En revanche les bâtiments industriels avec 2 étages
hors sol, ayant plus de 600m2 et un système porteur combustible sont classé R30. Il n’y a pas
d’exigences pour le dernier étage. Il faut également séparer en compartiment coupe feu les
locaux qui n’ont pas la même affectation, surtout s’ils présentent des risques incendie
différant.
Les éléments à vérifier en cas incendie sont les suivants : plancher-mixte, poteau et sommier
de l’étage. Le plancher mixte sera protéger de l’incendie par un faut plafond. La composition
du faux plafond et de la paroi coupe feu ne sera pas étudié dans ce projet.

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3.6 Partie halle
3.6.1 Arc et tirant
La valeur des efforts dans l’arc et le tirant à été calculé avec ESAPT.
3.6.2 Pont roulant et potence
Pour le dimensionnement du pont roulant j’ai d’abord fait le calcul avec la table C4. La table
C4 permet de déterminer la réaction d’appuis maximums et les moments maximaux. Dans le
cas de mon pont roulant l’effort déterminant était l’effort tranchant.
J’ai également fait le calcul avec ESAPT, afin de pouvoir mieux comprendre où se trouve le
moment maximum et pour pouvoir prendre en compte la réduction de l’effort tranchant sur
appuis. Les efforts obtenus avec ESAPT sont différant de ceux obtenus avec la table C4, car
les hypothèses de calcul de ces méthode sont différentes dans la C4.1 l’inertie des travées de
rives sont plus grandes que celle des travées centrales. Alors que dans ma modélisation
ESAPT l’inertie est admise constante. Ainsi les efforts obtenus avec ESAPT sont plus faible
que ceux de la table.
Pour la suite de travail j’ai utilisé les valeurs obtenues avec la table, mais en réalité il faudrait
refaire les calculs avec les valeurs obtenus avec ESAPT, puis qu’elle permette de prendre en
compte la réduction sur appuis pour l’effort tranchant et que les hypothèses sont celle qui
seront surement appliqués.
Pour la potence, j’ai décidé de prendre un modèle standard, qui sera complètement
indépendant de la structure porteuse.
3.6.3 Poteau
Les efforts agissant sur les poteaux sont les réactions d’appuis de l’arc et les réactions
d’appuis du pont roulant. Les poteaux ont donc du être calculés comme des barres comprimé
fléchies avec une vérification à l’effort tranchant et de torsion. Puis ils ont été vérifiés dans le
cas du soulèvement de toiture soit comme barre tendue fléchie.
La détermination des efforts dans le cas de charge liés au choc de véhicules ou d’engins de
chantier à montré la nécessité d’empêcher ces chocs. Ils ne sont donc pas admis, ils sont
empêchés par des glissières de sécurité.
3.6.4 Assemblages
Les trois assemblages traités sont :
• L’arc-tirant-poteau (a été dimensionné à la traction et à la compression)
Pour cet assemblage j’ai d’abord étudié la possibilité de reprendre la compression par
contacte et de la retransmettre par cisaillement au tirant, mais au vue du grand nombre
de moyens d’assemblage à mettre en œuvre, j’ai préféré passer tout les efforts par des
broches et des tôles entaillés.
• Pied de poteau (a été dimensionné à la traction et à la compression)
• Corbeau-poteau
3.7 Partie bureau
La structure de cette partie est complètement indépendante de la structure de la partie halle.
Pour le calcul du sommier j’ai admis que la neige agissait comme sur l’arc de façon non
uniforme dû au transport de la neige de l’arc vers la partie plate, par le vent. Le plancher
mixte est composé de sommiers qui sont posé sur des poteaux. Sur ces sommiers viennent