Solution technique decoupage architectural – manteau I. T. E





titreSolution technique decoupage architectural – manteau I. T. E
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PARTIE 2 – RESOLUTION TECHNIQUE





  1. DECOUPAGE ARCHITECTURAL – MANTEAU I.T.E.




  1. Problématique :

Le rythme des finitions en bardage est-il compatible avec une préfabrication ?

Une étude globale de la fabrication au levage doit être menée. 





screenshot305.jpg



  1. Découpage des façades :



  • Façade Ouest : Dimensions maximale du mur I.T.E. : 7360 x 2700



  • Façade EST : Dimensions maximale du mur I.T.E. : 6500 x 2700



  • Façade Sud : Dimensions maximale du mur I.T.E. : 10750 x 2700



  1. Analyse des possibilités techniques



  • Poids surfacique de la paroi I.T.E.



  • Compatibilité fabrication et transport :



  1. Analyse du découpage architectural :


Les parois des façades NORD et SUD
aux dimensions 10,75 m x 2.7 m
devront être fabriquées en deux parties :


- Partie 1 : 7 m
- Partie 2 : 3,75 m
- Raccordement des bardages à l’aide d’une lame rapportée sur chantier



Mur maxi à lever : 7,4 m x 2,7 m : 20m² Poids : 20 x 0,31 = 6,2 kN


  1. Compatibilité des engins de levage :



  • L’entreprise de construction bois, également en charge de la rénovation de la toiture, utilisera une grue à montage rapide de type LIEBHERR 22 HM


Le poids maxi à lever : 6,2 kN

Portée maximale pour cette charge : 27 m

Recul de l’engin : 2,4 m + V.R.D.




  • L’entreprise dispose également d’un élévateur télescopique de type MANITOU MRT 21-50 :


Le poids maxi à lever : 6,2 kN

Portée maximale pour cette charge : 14,5 m

Recul de l’engin : 3 m + VRD


  • Plan d’implantation de chantier :








  1. Validation du découpage architectural :

La trame de finitions proposée par l’architecte est parfaitement compatible avec l’ensemble des contraintes de préfabrication.


  1. MIGRATION DE VAPEUR D’EAU DANS LE MUR :




  1. Problématique :

Le voile travaillant, proposé en extérieur dans le D.C.E., est-il correctement positionné ?

Une étude hygrothermique doit être menée. 

  1. Hypothèses de calcul :

Conditions intérieures : Température : Taux d’humidité :

Conditions extérieures : Température : Taux d’humidité :

  1. Qualification de l’existant :

Constitution du mur : de l’intérieur vers l’extérieur

  • Enduit de plâtre 10 mm

  • Brique creuse 40 mm

  • Lame d’air non ventilée 50 mm

  • Brique creuse 200 mm

  • Enduit au ciment 10 mm (altéré : présence négligée)

Résistance thermique : Résistance thermique = 1,11 m²·°K/W
Conductivité thermique surfacique : U = 0,9 W/m²·°K


CONDENSATION


Analyse : cette conception ancienne montre de larges déficiences sur le plan hygrothermique :

  • Paroi 4,5 fois plus déperditive que le standard RT2012 (U = 0.9 / 0.2)

  • Des risques de condensation dans l’épaisseur de la brique externe origine de nombreuses moisissures sur les parois.



  1. Version proposée dans le D.C.E. : Voile travaillant à l’extérieur du mur I.T.E.



Constitution de la couche ITE :

Isolant minéral : laine de verre 80 mm
Panneau OSB 12 mm
Pare-pluie HPV (hautement perméable à la vapeur d’eau)
Lame d’air ventilée
Bardage

Résistance thermique ITE1 : Résistance thermique = 3,19 m²·°K/W
Conductivité thermique surfacique ITE1 : U = 0,31 W/m²·°K



Analyse :

La pose du voile travaillant en O.S.B. à l’extérieur du mur présente un risque de condensation au niveau de l’isolant : La situation pourrait entrainer une perte rapide des capacités thermiques du nouveau mur ainsi qu’une dégradation des matériaux dans le temps.

La déperdition thermique du mur est sensiblement diminuée (U = 0,31 / 0,9)



  1. Version avec voile travaillant à l’intérieur du mur I.T.E.



Constitution de la couche ITE :

Panneau OSB 12 mm
Isolant minéral : laine de verre 100 mm légèrement comprimée dans la structure bois (45 x 95)
Pare-pluie HPV (hautement perméable à la vapeur d’eau)
Lame d’air ventilée
Bardage

Résistance thermique I.T.E. : Rt = 3,57 m²·°K/W
Conductivité thermique surfacique I.T.E. : U = 0,28 W/m²·°K



Analyse :

Le voile travaillant en O.S.B. placé à l’intérieur du mur ITE permet de faire chuter la pression de vapeur en amont de l’abaissement de la température. Il n’y a donc plus de risque de condensation dans le mur.
La déperdition thermique du mur est encore diminuée par l’augmentation de l’isolant (U = 0,28 / 0,31)


  1. Synthèse :

La solution a été proposée à l’architecte et validée par le BET thermique

  1. SECURITE INCENDIE DANS LES BATIMENTS D’HABITATION COLLECTIFS :




  1. Problématique :


La mise en place d’une ITE à base de matériaux combustibles est-elle compatible avec la catégorie du bâtiment ?

Un examen de l’instruction technique incendie : IT 249 est nécessaire.

  1. Classement du bâtiment :

27b9fc33

Le Bâtiment « ACQS » entre dans la 2ème famille : R+3

En construction neuve, le plancher supérieur se situant à 8,1 m serait encloisonné.

  • Exigence sécurité incendie :

d0ab37b9

  1. Réaction au feu des matériaux :

La réaction au feu du bardage au rez-de-chaussée doit être au minimum : D-s3-d0 (M3)

Euroclasses : Réaction au feu des matériaux


CLASSEMENT D :
indice FIGRA de 251 à 750 W·s-1
Vitesse de développement du feu

CLASSEMENT s : Quantité de fumée produite lors de la combustion

s3 : aucune exigence

CLASSEMENT d : Chute de matière enflammée

d0 : absence de chute de matière

d1 : observation effective mais faible

d2 : observation de débris tombés au sol

Extrait du rapport :

REACTION AU FEU DE BOIS MASSIFS EN PAREMENTS EXTERIEURS ET INTERIEURS
FCBA – CSTB du 31/12/2011

« A ce jour, les lames en bois massif sont généralement classées conventionnellement Euro-classe D (M3). Pour satisfaire les exigences de réaction au feu M2, un traitement ignifuge est systématiquement appliqué aux bardages en bois. Ce traitement est efficace pour les parements intérieurs mais implique certaines contraintes (esthétique) et peut constituer un obstacle à la prescription du bois dans un contexte d’exigences environnementales. Par contre pour les parements extérieurs, l’efficacité du traitement n’a pas fait, pendant des décennies, l’objet d’études permettant de valider sa durabilité dans le temps. Cette piste est seulement investiguée depuis peu de temps (demande du Ministère de l’intérieur courant 2011). »


  1. Validation de la solution I.T.E. bois :




  • Dans le cas du bâtiment « ACQS », le bardage en rez-de-chaussée sera en pin maritime traité en autoclave pour une classe d’exposition aux risques biologiques : CL3a.
    et de classement au feu : D-s3-d0




  • Par mesure de précaution supplémentaire, et afin de réduire la vitesse de propagation du feu au travers de la lame d’air ventilée, celle-ci sera obstruée, à chaque raccord, par un larmier en acier d’épaisseur 15/10èmes mm.



  1. REPRISE DES CHARGES ADDITIONNELLES PAR LA MAÇONNERIE :




      1. Problématique :




  • Où et comment fixer le manteau I.T.E. sur la structure existante ?



  • Une étude du mode de fixation sera menée.



  1. Etat des lieux :


Un sondage de la maçonnerie a révélé les possibilités d’ancrages.

Le nez de dalle du rez-de-chaussée est recouvert d’un enduit friable.

La fixation des ferrures est délicate dans cette zone : risque de flexion des goujons

Le muret inférieur est constitué de béton pleine masse : un carottage a été effectué

La fixation de ferrures dans cette partie de l’ouvrage est parfaitement indiquée.

Les ferrures devront compenser le retrait entre libage et murs



Au niveau des dalles d’étages :

L’enduit est suffisamment adhérent au niveau des nez de dalle intermédiaires

Le béton constituant la dalle est compact.

La fixation par goujon d’ancrage est parfaitement adaptée.




  1. Critères de choix du mode de fixation :



  1. Solutions d’ancrage envisagées :

– Reprise des charges verticales et horizontales à chaque niveau de fixation

  • Equerre renforcée pour tout point d’ancrage

– Reprise des charges verticales uniquement en partie basse, reprise des efforts horizontaux à chaque niveau de fixation

  • Ferrure spéciale fixée sur mur de libage

  • Equerre standard en partie courante fixée en nez de dalle d’étage




  1. Point de vue économique :

Estimation du nombre de ferrures :

Le DTU 31.2 Ossature bois préconise une fixation tous les 1,2 m. Cette base permet d’estimer le coût total des fixations.

Périmètre du bâtiment : 155 m
Nb de colonnes d’ancrage : 155 / 1,2 = 130 Majoration de 10% pour angles et points particuliers
soit : 145 colonnes

  • 145 fixations basses



580 fixations courantes


  1. Choix :


Le choix s’est porté sur la 2nde solution, plus économique, mais également intéressante d’un point de vue mise en œuvre :


  • Le réglage de l’alignement horizontal des murs sera fait en une seule fois en partie basse :

    • Réglage des ferrures

    • Pose de la lisse basse et affinement du réglage

    • Pose des murs

  • Une découpe des traverses de murs permettra le logement des équerres standard en partie courante.

  • Le temps de mobilisation de l’engin de levage sera réduit par la diminution du nombre de goujons à placer : (plus de sécurité)


Détails de liaisons :

 

La fixation des murs superposés est assurée par des vis à bois dissimulées par le larmier de finition :


  1. Vérification des ancrages de ferrures :


Méthode :

- Calcul des charges appliquées aux ferrures

- Modélisation des ferrures

- Calcul des efforts dans les goujons

- Vérification des goujons


  • Calcul des charges appliquées aux ferrures :




  • Combinaisons d’actions :




  • Charges permanentes G

  • Charges de vent W

  • Pas de contrainte sismique structurelle pour la situation  (Zone 2 faible sismicité)

  • Feu : stabilité de la façade ½ heure











  • Charges permanentes G :




  • Ferrure inférieure :





  • Ferrure intermédiaire : aucune charge G











  • Charges de vent


Cpe : Coefficient de pression externe

Pression de vent sur la paroi : kN/m²








Qpz :Pression dynamique
de pointe

Cpi : Coefficient de pression interne

Situation géographique du bâtiment : Zone 2

Catégorie de rugosité du terrain : IIIb zone urbaine hauteur moyenne inférieure à 15 m

Hauteur du bâtiment 15 m :
Le coefficient de dépression extérieure maximal pour un vent parallèle à la paroi :
La paroi ITE ne subira pas de pression interne car elle est protégée par le mur maçonné :



Résultante de l’effort dû au vent :
Ferrure inférieure :




Ferrure intermédiaire :






  • Modélisation :


Hypothèses liées au modèle :

La ferrure est supposée indéformable

La rotation de la ferrure autour du point O n’est due qu’à l’allongement des goujons (aucun glissement du goujon par rapport au béton)

L’écrasement du support béton est négligé

L’effort de traction dans un goujon est proportionnel à sa distance au centre de rotation


  • Equations d’équilibre :




  • Développement :



et



En tenant compte de l’hypothèse de déformation proportionnelle :







Le Moment d’Inertie Polaire de la liaison :

Le Module d’effort dans les goujons :

L’effort de traction dans chaque goujon :



  • Calcul des efforts sur les goujons d’ancrage de la ferrure inférieure :


Application numérique :













































  • Choix des goujons :

La résistance d’une cheville M10 en extraction-cisaillement est de l’ordre de 8 kN :
largement supérieure à l’effort maxi : 2.17 kN.


En ce qui concerne le feu, les résistances à 30 minutes sont très inférieures :

Extrait de l'Agrément Technique Européen ETA -99/0002 SPIT FIX-Z :







  • Bilan :




  • Ferrures inférieures


Par mesure de précaution, l’entreprise a choisi des goujons de diamètre supérieur (M12).



  • Equerres intermédiaires

Elles seront entièrement protégées par les traverses de mur
les goujons M10 seront retenus.



  1. STRUCTURE PORTEUSE DES BALCONS :




  1. Problématique :




  • La structure porteuse, pourra-t-elle reprendre la descente de charge des 3 étages ?




  • Une étude mécanique est nécessaire : poutre sommier, poteau, liaisons








  1. Données de chargement :




  • G : charges des matériaux

Poids des balcons bois ; solivage compris : Poids des parois latérales :

  • Q : charges d’exploitation

Règlementation Eurocode 1 : charge sur balcons d’habitation

  • S : charges de neige

Région 2 : (cette charge sera négligée du fait de l’orientation EST des balcons ainsi qu’au regard de la charge d’exploitation)



  1. Descente de charges sur solives de reprise :

Hypothèse : On néglige les fixations des solives de reprise en tête des balcons en béton. La descente de charge sera directement appliquée sur les poutres latérales en bois massif.


Section : 80 x 200
Bois massif C24
Classe structure : cl3


Bande de chargement :
Solive de reprise sur balcon d’étage :



Descente de charge sur la solive :



Actions de liaisons :



Section : 80 x 200
Bois massif C24
classe structure : cl3


Bande de chargement :
Solive de reprise sur balcon rez-de-chaussée :



Descente de charge sur la solive :



Actions de liaisons :





  1. Pré-dimensionnement des solives de reprise à l’eurocode 5 : fdc EXCEL








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