Fermes treillis et autres poutres.

On y retrouve les amis, on y parle de tout et de rien. Rien n'y est hors-sujet mais le respect et la politesse y sont obligatoires.

Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar FrancoisX
21 Juin 2015, 13:46

BURLINGTON a écrit:La précontrainte est uniquement utilisé en béton à quelques exceptions près.
Le béton étant un matériau anisotrope, il est bon en compression mais mauvais en traction.
La première idée fut de l'armer dans la partie tendue pour le remplacer par de l'acier. Le problème c'est qu'en fonctionnement la traction allonge les barres d'acier ce qui crée des fissures dans le béton. Fissures préjudiciables à la vie du la poutre en béton.
L'idée suivante fut de comprimer par des câbles la partie tendue. Effectivement pour que le béton y soit toujours comprimé même sous charges et surcharges. L'inconvénient est une mise en œuvre compliqué et un suivi nécessaire dans la vie de l'ouvrage.


La différence de réponse en traction ou compression n'est pas à proprement parler un problème anisotropie.

Les fissures dans les zones tendues sont maîtrisées réglementairement, et nuisent en premier chef à la durabilité des armatures près des fissures. Tout cela se gère.

La précontrainte a permis d'améliorer les performances (et la durabilité de certains ouvrages particuliers). Il existe une quantité très importante d'ouvrages précontraints par pré tension (fils adhérents) qui ne nécessitent pas de mise en oeuvre compliquée (au contraire) et de suivi dans la vie de l'ouvrage. La France aime bien le coulé en place, les belges préfèrent le préfabriqué souvent précontraint.

Cela n'empêche pas les ouvrages précontraints en acier, comme la couverture du Stade Mauroy de Lille. Par ailleurs les poutres en acier avec contre flèche se rencontrent régulièrement.

Les ouvrages mixtes avec poutres métal en zone tendue et béton (ou autre) en partie comprimée ont eu leur heure de gloire. Les poutres sous-tendues avec un seul câble en partie tendue maintenu par des butons à la poutre en partie supérieure aussi.

Bref l'acier c'est dépassé :ange:
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar BURLINGTON
21 Juin 2015, 23:25

Je ne suis pas vraiment d'accord sur tout mais la précontrainte est effectivement un autre sujet. ;) Tu noteras que dans ma première phrase j'ai écris "à quelques exceptions près" ;)
Enfin la guéguerre Acier-Béton est d'un autre age. Chaque matériau doit être utilisé la ou il est le mieux adapté (techniquement et économiquement) Le reste n'est que querelle de clocher. Ceci dit les records en terme de porté d'ouvrage restent quand même du domaine de l'acier.
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar FrancoisX
22 Juin 2015, 13:10

Chaque matériau a ses qualités et défauts, la taquinerie concernant l'acier n'a pas de suite. L'acier est un excellent matériau de structure.

Allez on attend la suite, la présentation depuis le début est très bien.

Francois
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar BURLINGTON
22 Juin 2015, 13:53

Merci. Je prépare la suite. ;)
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar BURLINGTON
22 Juin 2015, 15:17

De retour,
Le choix d’une forme de ferme treillis passe par quelques critères. Le type de couverture par exemple mais aussi et surtout le matériau utilisé.
Avant toute chose, je ne souhaite pas qu’il se déclare une guerre. Des pro et anti bois, des pro et anti béton, etc.
Comme je l’ai déjà écrit, chaque matériau a comme dans toutes choses, des avantages et inconvénients mais aussi les avantages de ses inconvénients et les inconvénients de ses avantages…
Les principaux matériaux utilisés pour la construction sont : le bois, la pierre, la pierre reconstituée (béton, brique), le fer ou l’acier et le verre selon les époques.
Pour les fermes treillis, le bois et l’acier sont utilisés. Il y a eu à une époque des réalisations en béton sous sa forme béton armé.
Le choix d’un matériau passe aussi par plusieurs critères qui sont principalement : le cout, la performance, la durabilité, l’esthétique. Ces critères ont évolués selon les époques et évoluent toujours.
Nous parlerons ici que du coté performance. On pourrait discuter des autres mais cela nous emporterait loin du sujet initial.
Quand on parle de matériau, on parle de caractéristiques intrinsèques. L’isotropie et son contraire l’anisotropie, les limites élastiques et de rupture en sont les principales.
Un matériau est dit isotrope si ses propriétés mécaniques sont identiques dans toutes les directions. Les limites élastiques et de ruptures sont les indicateurs privilégiés. Ce sont des contraintes (force par unité de surface.
Pour plus de précision, il y a cet article
On voit clairement que le béton de ciment non armé est anisotrope a une résistance différente en compression traction dans un rapport de 5 à 10 en faveur de la compression. Le ferraillage apporte au béton un caractère isotropique de résistance uniforme. (Voir ma correction dans mon message du 22 Juin 2015, 17:19)
L’acier et le bois sont par contre plutôt isotropes. Sauf que ce n’est pas tout à fait vrai. Dans le sens travers des fibres pour le bois et de même pour le sens travers au laminage pour l’acier. Bien que ce problème, pour l’acier, puisse être en partie résolu par certaine qualité d’acier si cela s’avère nécessaire.
Comme rien n’est simple dans la nature, d’autres phénomènes apparaissent sur les sections minces que permet l’acier. Il s’agit des instabilités élastiques (flambement, déversement, voilement) Pour faire simple, ces instabilités limitent la résistance en compression des sections en acier.
Bref, on peut écrire que le béton armé est inapproprié pour faire des fermes treillis dont un bon nombre d’éléments ne travaillent qu’en traction. Dans ce cas le béton n’apporte qu’un enrobage (poids mort) aux aciers. Reste finalement ce qu’on retrouve sur le terrain, le bois et l’acier et la conjugaison des deux.
J’aborderai dans un prochain message l’utilisation de ces deux matériaux dans les fermes treillis.
A plus.
Modifié en dernier par BURLINGTON le 22 Juin 2015, 17:26, modifié 1 fois.
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar François D
22 Juin 2015, 16:00

BURLINGTON a écrit:...A plus.


J'espère bien !
Tu as au moins 2 auditeurs : un FrançoisX qui a l'air d'avoir également quelques notions sérieuses sur le sujet et un FrançoisD qui n'est pas trop dans son élément.

J'attends la suite de cette présentation avec impatience.
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar joseph
22 Juin 2015, 16:20

je ne dis rien mais je suis! du verbe suivre bien sûr...
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar FrancoisX
22 Juin 2015, 16:34

Le bois est comme l'acier un excellent matériau de structure.
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar BURLINGTON
22 Juin 2015, 17:19

François X me fait remarquer que j'emploie mal les termes d'isotrope et d'anistrope. Ce qui est vrai :cry: Désolé.
Le béton est en effet isotrope mais il n'a pas les même caractéristiques de résistance selon qu'on le sollicite en traction qu'en compression. On le perçoit bien sur le lien que j'ai donné sur la limite élastique.
Je corrige donc mon message ci-dessus.
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Re: Fermes treillis et autres poutres.

Messagepar BURLINGTON
23 Juin 2015, 11:31

Après cette correction, j’aimerai revenir sur les formes des fermes treillis.
Leur forme dépend aussi comme je l’ai déjà écrit de leur utilisation et notamment des matériaux de couverture. Traditionnellement, on a utilisé la tuile. Plus récemment, on a utilisé les plaques fibrociment notamment en agricole puis les tôles nervurées et produits dérivés (panneau sandwich) en acier ou en aluminium. Enfin le verre plus particulièrement sur les verrières.
Le principe de pose des tuiles mécanique se fait à l’aide linteaux longitudinaux (un par file de tuile) donc perpendiculaire aux fermes. Ces linteaux sont posés perpendiculairement sur des chevrons donc dans le sens de la pente et parallèle aux fermes. Ces chevrons sont posés sur les pannes perpendiculaires aux fermes. Enfin ces pannes posent sur les fermes.
66__240x180_img_0006.jpg

Sur cette photo, on voit bien les tuiles, les liteaux (petit bois), les chevrons (un peu plis gros) et enfin les pannes (toujours plus gros) qui pose dans ce cas sur un mur porteur en parpaings.
Historiquement, en charpente traditionnelle bois, les pannes posent sur l’arbalétrier de la ferme en espace régulier mais sans rapport avec le treillis intérieur (montant diagonale)
CHARPENTE_TRADI_.jpg

L’utilisation des plaques de fibrociment et des éléments métalliques de couverture a permis de supprimer, les liteaux et chevrons pour ne garder que les pannes.
707853.jpg

Dans ce cas de cette photo, les fermes treillis sont remplacés par des poutres lamellées collés.
Cette disposition engendre dans l’arbalétrier des moments de flexion ce qui grossit la section à utiliser. Ceci n’est pas trop gênant, en bois traditionnel, compte tenu des sections massives retenues dues aux performances modestes du matériau.
De plus, les assemblages performants, des éléments en bois, sont plus faciles à réaliser en compression qu’en traction. Pour cette raison, en charpente bois, les constructeurs ont tendance à réaliser des formes qui induisent les plus d’éléments comprimés. Pour alléger les structures, Polonceau a donc mis au point une solution ou une grande partie de la structure est en tension. Il a remplacé les éléments tendus par des tirants rond en acier, l’arbalétrier restant en bois ou évoluant un profilé métallique. Cet arbalétrier reprenant les pannes en espace régulier mais sans rapport avec le treillis intérieur (montant diagonale)
Sur cette photo, on voit bien les pannes, puis les arbalétriers en bois des fermes et enfin les éléments en traction en fer rond. Les deux montants, comprimés, perpendiculaires aux arbalétriers, sont probablement moulés en fonte.
Manege-charpente.gif

Ce type de structure est quand même relativement lourd et couteux compte tenu des assemblages. Assemblages du type chapes, généralement à l’époque en fonte moulé. D’autre part, le montage est assez compliqué compte tenu de la souplesse de l’ensemble tant que les ossatures conjointes (pannes, contreventements, etc) ne sont pas montés.
Les constructeurs métalliques ont eux plutôt évolué vers des formes aux pièces plus nombreuses mais plus facile à réaliser et à assembler. De plus ils se sont vite rendus compte qu’en plaçant les nœuds de treillis (intersection des barres) sous les pannes, ils supprimaient les moments de flexion dans l’arbalétrier. Celui ci n’est donc que comprimé et cette disposition permet d’utiliser des fers de section plus petite et plus facile à laminer telle que les cornières (L)
Ils sont donc arrivés à des dispositions telles que celle illustrée par la photo ci-dessous.

Je pense être arrivé au bout de mon discours sur les fermes treillis. On pourrait encore en dire beaucoup mais, je pense que, si quelqu’un le souhaite, ça peut se faire sous forme de questions réponses. Tant pour les fermes treillis que pour les poutres treillis ou à âme pleine.
En conclusion, on peut dire que les fermes treillis ont évolué en fonction des matériaux utilisés (bois, métal), en fonction des performances de ces matériaux et aussi en fonction des couts de réalisation face à la concurrence.
Aujourd’hui les treillis (hors habitat), on tendance à disparaître au profil des structures type portique à base de profilés à âme pleine. Elles sont plutôt réservées aux structures spécialisées ou de grandes portées.
Au plaisir de vous lire.
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