Nemetschek Engineering User Contest 2009 • Category 2: CAE Housing & Buildings 37 2 Bureaux Schyns ‘Steel Box’ • Différences d’épaisseur de complexe et donc de niveau de dalles entre zones extérieures et intérieures • Volume secondaire entrant et sortant par rapport à la “boîte” au niveau du pignon vers baie et jardin (avec variation des épaisseurs de complexe sol) • Gabarits de poutrelles et colonnes limités • Absence d’axes orthogonaux et non concordance entre volumes supérieurs et inférieurs telle que la majorité des porteurs du volume de l’étage soit en porte-à-faux par rapport aux appuis inférieurs • Obligation d’utiliser une dalle en BA de maximum 20cm d’épaisseur alors que la dalle présentait des porte-à-faux importants principalement au niveau du pignon donnant vers la terrasse et le jardin (277 et 438 cm). Cette dernière particularité s’est révélée la plus complexe à résoudre. La dalle en béton de 20cm étant incapable d’assurer une reprise d’un tel porte-à-faux, la première idée a été de suspendre celle-ci à la charpente métallique du pignon. Rapidement, il est apparu que cela était impossible car dans cette hypothèse, le poteau métallique en bord de baie vitrée et supportant le porte-à-faux mais lui-même en porte-à-faux par rapport à l’appui du mur créait un effort tranchant incompatible avec l’épaisseur de 20cm imposée même en disposant une poutrelle dans la dalle. De plus, les efforts dans la poutre en treillis supérieure conduisaient à des sections importantes peu compatibles avec les souhaits de l’architecte. Il était donc nécessaire que chacun des éléments, la dalle en béton armé et la charpente métallique, supporte une partie des efforts plutôt qu’un seul d’entre eux reprenant l’ensemble des efforts. Pour définir la répartition des efforts entre cette dalle et la charpente métallique, un calcul à l’aide d’un outil performant d’éléments finis de l’ensemble des différentes dalles en béton armée couplée à la charpente métallique était nécessaire. Ce calcul a été effectué à l’aide de Scia Engineer. Ce calcul a tenu compte du fluage du béton pour la répartition des efforts entre la partie charpente métallique et la partie béton. Les images reproduites ci-dessous et représentant la déformation verticale à l’état limite de service considèrent un fluage à long terme du béton caractérisé forfaitairement. La charpente métallique est donc finalement une structure entièrement articulée et dont la stabilité est assurée par deux poutres au vent en toiture et des contreventements verticaux sur trois façades uniquement. La charpente métallique supporte la toiture constituée d’une tôle métallique de 106 mm d’épaisseur sur 3 appuis avec porte-à-faux vers la façade vitrée. Cette tôle supporte les faux plafonds acoustiques, les techniques spéciales, l’isolation, l’étanchéité et une toiture végétale légère. Une poutre IPE600 de 16.6 m de portée supporte le premier appui de cette tôle. Cette poutre est en fort retrait par rapport au bord extérieur du toit (183cm) afin d’assurer la finesse de rive souhaitée par l’architecte, un capot métallique assurant la transition entre ce bord de toiture et le niveau inférieur de cette IPE600. La poutre intermédiaire est une HEA400 de 13.6 m de portée. Les poutres de rive des pignons sont des IPE270 reposant sur des HEB140 tandis que la poutre de rive de façade vers le volume de liaison est une IPE200 reposant sur des HEA120. Les diagonales de contreventement de toiture et de façade sont assurées par des L60x60x6 mm à l’exception du pignon vers la terrasse et le jardin où des HEA100 sont utilisés tant dans la poutre treillis que dans les diagonales supportant une partie de la dalle en béton armé au vu des efforts en présence.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTgyMDE=