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Le prescripteur IronBIM va vous aider à déterminer les sections des profils de votre projet d’immeuble de bureaux multi-étagé en fonction de la trame que vous avez choisie et de vos exigences architecturales (hauteur sous plafond ou d'étage à étage, hauteur de plenum pour le passage des gaines, nombre d'étages, etc.).
Une fois ces données renseignées, vous pourrez simuler et comparer toutes les solutions proposées qui intègrent :
-3 types de planchers :
-2 types de poutres acier :
-2 dispositions des solives par rapport aux poutres principales (parallèles et orthogonales)
-2 types de technologies :
Cela fait donc 12 typologies différentes :
Chaque typologie peut être déclinée en fonction de deux autres paramètres :
-Avec ou sans poteaux intermédiaires
-Avec variation du nombre de solives possibles en fonction de la nature du plancher
Nota : Les charges renseignées par défaut sur les planchers sont celles réglementaires. Pour les immeubles de bureaux, les charges permanentes sont de 1 kN/m² (100 daN/m²) et les charges d'exploitation sont de 2,5 kN/m² (250 daN/m²). Avec un peu de pratique, il est possible de modifier ces valeurs pour tester des cas particuliers (planchers moins lourds, charges d'exploitation supérieures à la réglementation, etc.). Les calculs sont fait selon les spécifications des Eurocodes en vigueur.
Une fois ces données renseignées, vous pourrez simuler et comparer toutes les solutions proposées qui intègrent :
-3 types de planchers :
Ces planchers sont constitués d’un bac acier nervuré servant à la fois de coffrage au coulage de la dalle et d’armature de dalle grâce à son profil spécifique. Les portées habituelles sont de l'ordre de 2,50 à 3,50 m et la multiplication des solives nécessaires conduit à une minimisation de leurs sections. En bureaux, les épaisseurs totales des planchers sont généralement de l’ordre de 12 à 16 cm. Cependant IronBIM calcule avec une épaisseur de 18 cm pour favoriser le confort acoustique.
Les prédalles permettent des portées de 7 mètres entre solives. Elles nécessitent une dalle complémentaire de répartition et leur épaisseur totale est fonction des charges qu’elles reprennent et de leur portée entre appuis. D’une manière générale, les planchers en prédalles précontraintes varient entre 15 et 30 cm. IronBIM calcule avec une épaisseur totale de dalle de 28 cm qui garantit les résultats obtenus.
Les dalles alvéolées ont l’avantage d'une portée pouvant atteindre 17 m pour un poids contenu ; elles sont également très performantes dans leur fonction coupe-feu entre deux niveaux. Leur inconvénient majeur réside dans leur appui aux abouts qui nécessite une surface d’appui importante conduisant à la mise en place de poutres et solives en profils H d’un poids supérieur aux profils I. Pour ces raisons, les dalles alvéolées sont généralement réservées aux planchers séparatifs entre parkings et zones de bureaux. IronBIM calcule avec des planchers en dalles alvéolées d’une épaisseur totale de 37 cm.
-2 types de poutres acier :
Ce sont des profilés métalliques normalisés destinés à la construction. On les nomme parfois profilés ouverts.
On distingue les gammes principales I et H, au sein desquelles il existe d'autres gammes habituelles : IPE-A, IPE, IPE-O, HE-AA, HE-A, HE-B et HE-M. En phase de conception APS, les 3 gammes IPE, HE-A et HE-B suffisent amplement ; IronBIM ne propose donc que ces 3 gammes.
On distingue les gammes principales I et H, au sein desquelles il existe d'autres gammes habituelles : IPE-A, IPE, IPE-O, HE-AA, HE-A, HE-B et HE-M. En phase de conception APS, les 3 gammes IPE, HE-A et HE-B suffisent amplement ; IronBIM ne propose donc que ces 3 gammes.
Ce sont des poutres reconstituées soudées issues de profilés standard. L’avantage réside dans l’obtention d’un profil plus haut (inertie augmentée) pour un poids identique au profil d’origine. Les ouvertures ainsi obtenues permettent le passage des fluides et ne justifie plus la présence d’un plénum. Ce gain d’espace dans la hauteur d’étage conduit à une économie en façade et une maintenance aisée des réseaux CVC. D’un point de vue économique, les poutres cellulaires sont intéressantes à partir d’une dizaine de mètres de portée (coût de production amorti par le gain de poids).
-2 dispositions des solives par rapport aux poutres principales (parallèles et orthogonales)
-2 types de technologies :
Il s’agit d’une construction poteaux-poutres. Pour des raisons tant techniques qu’économiques, les poutres sont des profils IPE, les poteaux des profils HEA.
La terminologie constructive considère une hiérarchie entre une poutre et une solive : une poutre s'appuie sur deux poteaux et une solive repose entre deux poutres. En construction métallique, il arrive très souvent que les poutres jouent également le rôle de solive (support de plancher).
Le contreventement horizontal (croix de Saint-André) n’est pas pris en compte par IronBIM car il n'a qu'une influence économique négligeable entre les différentes solutions comparées et n’influe pas la conception de la structure en phase APS.
La terminologie constructive considère une hiérarchie entre une poutre et une solive : une poutre s'appuie sur deux poteaux et une solive repose entre deux poutres. En construction métallique, il arrive très souvent que les poutres jouent également le rôle de solive (support de plancher).
Le contreventement horizontal (croix de Saint-André) n’est pas pris en compte par IronBIM car il n'a qu'une influence économique négligeable entre les différentes solutions comparées et n’influe pas la conception de la structure en phase APS.
Il s’agit d’une disposition constructive permettant de faire collaborer des planchers béton avec le solivage et les poutres métalliques. La connexion s’effectue au moyen de connecteurs fixés aux semelles supérieures des poutres et noyés dans le béton. Cette disposition apporte des avantages indéniables :
- Prise en compte du contreventement horizontal par le plancher
- Diminution des sections des solives
Le coût de cette disposition constructive est prise en compte par IronBIM dans l'évaluation économique des solutions.
- Prise en compte du contreventement horizontal par le plancher
- Diminution des sections des solives
Le coût de cette disposition constructive est prise en compte par IronBIM dans l'évaluation économique des solutions.
Cela fait donc 12 typologies différentes :
Chaque typologie peut être déclinée en fonction de deux autres paramètres :
-Avec ou sans poteaux intermédiaires
-Avec variation du nombre de solives possibles en fonction de la nature du plancher
Nota : Les charges renseignées par défaut sur les planchers sont celles réglementaires. Pour les immeubles de bureaux, les charges permanentes sont de 1 kN/m² (100 daN/m²) et les charges d'exploitation sont de 2,5 kN/m² (250 daN/m²). Avec un peu de pratique, il est possible de modifier ces valeurs pour tester des cas particuliers (planchers moins lourds, charges d'exploitation supérieures à la réglementation, etc.). Les calculs sont fait selon les spécifications des Eurocodes en vigueur.
Stabilité
Le contreventement vertical de la structure est assuré par la présence de circulations verticales en béton armé ou maçonneries. Ces éléments reprennent l’ensemble des charges horizontales qui lui sont appliquées ainsi que les charges verticales transmises par les éléments de la structure métallique qui s’y appuient.
La réglementation incendie implique la présence de ces dispositifs de circulation (évacuation) à distance suffisante pour assurer la stabilité de la structure ; le prescripteur IronBIM ne considère donc que le cas isostatique des structures économiquement plus avantageuses.
Cependant et en cas de doute, et partant du principe qu'il est plus facile d’ôter un contreventement initialement prévu que d'en rajouter, le concepteur est invité à prévoir ces contreventements verticaux : 3 croix de Saint-André (ou portiques), non toutes parallèles, aux endroits les mieux indiqués et ne laissant pas une distance supérieure à 40 mètres sans contreventement. Pour rappel, ces contreventements sont à mettre en place étage par étage et de préférence superposés.
Un joint de dilatation est requis tous les 50 mètres. Pour autant, la construction métallique ne nécessite pas de double poteau au droit de ces joints de dilatation, ces derniers sont intégrés dans les assemblages entre poutres et poteaux concernés.
Le contreventement horizontal (croix de Saint-André) n’est pas pris en compte car il n’influe pas les résultats du prescripteur IronBIM dans le cas de solutions constructives en structure métallique classique. En revanche, dans le cas d’une construction mixte, le contreventement horizontal est assuré par la dalle béton et sa connexion aux poutres et solives. La construction mixte est impossible avec les dalles alvéolées, requise avec les poutres cellulaires et aux choix pour les planchers collaborants et les planchers en prédalles précontraintes.
La réglementation incendie implique la présence de ces dispositifs de circulation (évacuation) à distance suffisante pour assurer la stabilité de la structure ; le prescripteur IronBIM ne considère donc que le cas isostatique des structures économiquement plus avantageuses.
Cependant et en cas de doute, et partant du principe qu'il est plus facile d’ôter un contreventement initialement prévu que d'en rajouter, le concepteur est invité à prévoir ces contreventements verticaux : 3 croix de Saint-André (ou portiques), non toutes parallèles, aux endroits les mieux indiqués et ne laissant pas une distance supérieure à 40 mètres sans contreventement. Pour rappel, ces contreventements sont à mettre en place étage par étage et de préférence superposés.
Un joint de dilatation est requis tous les 50 mètres. Pour autant, la construction métallique ne nécessite pas de double poteau au droit de ces joints de dilatation, ces derniers sont intégrés dans les assemblages entre poutres et poteaux concernés.
Le contreventement horizontal (croix de Saint-André) n’est pas pris en compte car il n’influe pas les résultats du prescripteur IronBIM dans le cas de solutions constructives en structure métallique classique. En revanche, dans le cas d’une construction mixte, le contreventement horizontal est assuré par la dalle béton et sa connexion aux poutres et solives. La construction mixte est impossible avec les dalles alvéolées, requise avec les poutres cellulaires et aux choix pour les planchers collaborants et les planchers en prédalles précontraintes.
Trames
Une construction métallique ou mixte favorise les grandes portées. Il faut toutefois éviter de dépasser 162 m² entre 4 poteaux (trame 18 x 9 m).
Commencer par définir les poteaux incontournables (angles de bâtiment, changement de volumétrie, etc.) en appuyant les poutres sur les éléments de stabilité verticale (cages d’escalier et/ou d’ascenseur).
IronBIM appelle la portée, la profondeur du bâtiment (le sens transversal) ; les travées sont dans le sens longitudinal. Si la répétitivité de la trame est souhaitée, elle n’est pas obligatoire.
Dans le cas des immeubles de bureaux, il est d’usage de mettre les poteaux à l’intérieur du bâtiment, à environ 0,50 mètre des nez de planchers ; ceci facilite la conception de la façade qui passe devant ces nez de planchers.
Dans le cas ci-dessous, les premiers porteurs verticaux sont les circulations verticales et les angles du bâtiment ; cela détermine les files A et B et les files 1, 2, 3, 5, 6 et 7. Les plus grands intervalles sont divisés en fonction de l’exigence de trame :
-Si A et B sont distant de plus de 18 mètres, il sera sans doute nécessaire de rajouter un poteau intermédiaire
-Si A et B sont distant de 18 mètres, alors la distance entre files de travées ne devra pas excéder 9 mètres et, dans l’exemple, on a rajouté la file 4.
Commencer par définir les poteaux incontournables (angles de bâtiment, changement de volumétrie, etc.) en appuyant les poutres sur les éléments de stabilité verticale (cages d’escalier et/ou d’ascenseur).
IronBIM appelle la portée, la profondeur du bâtiment (le sens transversal) ; les travées sont dans le sens longitudinal. Si la répétitivité de la trame est souhaitée, elle n’est pas obligatoire.
Dans le cas des immeubles de bureaux, il est d’usage de mettre les poteaux à l’intérieur du bâtiment, à environ 0,50 mètre des nez de planchers ; ceci facilite la conception de la façade qui passe devant ces nez de planchers.
Dans le cas ci-dessous, les premiers porteurs verticaux sont les circulations verticales et les angles du bâtiment ; cela détermine les files A et B et les files 1, 2, 3, 5, 6 et 7. Les plus grands intervalles sont divisés en fonction de l’exigence de trame :
-Si A et B sont distant de plus de 18 mètres, il sera sans doute nécessaire de rajouter un poteau intermédiaire
-Si A et B sont distant de 18 mètres, alors la distance entre files de travées ne devra pas excéder 9 mètres et, dans l’exemple, on a rajouté la file 4.
Optimisation d’une structure pour un projet
Ce qu’il faut retenir :
1. Plus la portée est grande, plus la retombée de poutre est importante et donc plus l’épaisseur du plancher complet (du dessous de plafond au dessus de plancher) est importante
Une solution technologique conduisant à une réduction de l’épaisseur de plancher conduit à une économie sur la façade
2. Moins il y a de poteaux, moins il y a de fondations
Une solution technologique permettant des grandes portées conduit à une économie sur le lot terrassements-fondations.
3. Les poutres cellulaires permettent de passer les CVC sans recours à un plénum pour passer sous les poutres.
Les poutres cellulaires diminuent significativement l’épaisseur des planchers et conduisent à une économie sur la façade.
4. Plus les poteaux d’une structure sont rapprochés, moins les sections de profils sont importantes et plus la structure est légère et donc économique.
Un choix délibéré de structure légère conduit à un faible coût mais génère une perte de surface exploitable et pénalise la flexibilité du bâtiment.
1. Plus la portée est grande, plus la retombée de poutre est importante et donc plus l’épaisseur du plancher complet (du dessous de plafond au dessus de plancher) est importante
Une solution technologique conduisant à une réduction de l’épaisseur de plancher conduit à une économie sur la façade
2. Moins il y a de poteaux, moins il y a de fondations
Une solution technologique permettant des grandes portées conduit à une économie sur le lot terrassements-fondations.
3. Les poutres cellulaires permettent de passer les CVC sans recours à un plénum pour passer sous les poutres.
Les poutres cellulaires diminuent significativement l’épaisseur des planchers et conduisent à une économie sur la façade.
4. Plus les poteaux d’une structure sont rapprochés, moins les sections de profils sont importantes et plus la structure est légère et donc économique.
Un choix délibéré de structure légère conduit à un faible coût mais génère une perte de surface exploitable et pénalise la flexibilité du bâtiment.