La structure légère de toit en acier sur le poteau en béton, qui présente certains avantages en termes d’anticorrosion et de prévention des incendies par rapport aux bâtiments utilisant toutes les structures en acier, a été de plus en plus utilisée en Chine au cours des dix dernières années. Cependant, il n’existe toujours pas de norme technique pour la conception et la construction de ces structures de bâtiment. Le toit est une structure légère en acier, et la partie inférieure du toit est une structure en béton armé. Les deux structures ont une capacité d’adaptation différente à l’expansion et à la contraction causées par les changements de température. La manière de poser correctement les joints de dilatation est devenue un point difficile dans la conception de ces bâtiments. L’article traite de la méthode de pose des joints de dilatation de ce type de structure, combinée à l’expérience pratique.

Exigences de base pour la pose de joints de dilatation d’une toiture en acier sur un poteau en béton

Si le bâtiment est trop long, en raison de la dilatation et de la contraction thermique, il provoquera une contrainte de température excessive dans la structure, ce qui entraînera des fissures ou des dommages excessifs au bâtiment. Il est nécessaire de créer un vide dans la structure pour diviser le bâtiment en plusieurs parties. Il peut assurer la libre dilatation et contraction du bâtiment dans la direction horizontale. Ce joint est le joint de dilatation thermique. La distance entre les joints de dilatation varie en fonction des systèmes structurels. Le code actuel de la Chine a stipulé. « Code de conception des structures en béton » La norme GB50010 spécifie que l’espacement maximal des joints de dilatation dans les structures à ossature en béton armé est de 55m. Se référer à « Technical Regulations for Steel Structures of Light-weight Portal Rigid Frames ») CECS l02, la distance maximale entre les toits en acier léger le long des joints de dilatation longitudinaux du bâtiment est de 300m. Le toit en acier léger sur la colonne en béton comprend un cadre rigide à portique mixte, composé de la colonne en béton et de la poutre en acier. En général, la structure de la charpente en béton armé coulée sur place est généralement orientée dans le sens longitudinal. Toiture légère en acier formée de pannes, de tirants, de systèmes de contreventement et de panneaux de toiture légers. La distance entre les joints de dilatation longitudinaux de ces structures doit répondre aux différentes exigences des structures à ossature en béton armé coulé sur place et des toitures en acier.

La largeur du joint de dilatation doit répondre aux exigences de la dilatation et de la contraction maximale possible de la structure et est généralement de 20 à 30 mm. La largeur du joint de dilatation dans la zone sismique doit toujours répondre à l’exigence de largeur minimale du joint sismique.

Discussion sur la méthode de pose des joints de dilatation longitudinaux d’une toiture en acier sur une colonne en béton :

Première méthode de pose des joints de dilatation longitudinaux : Une façon standard de poser les toits légers en acier sur des colonnes en béton est de poser des colonnes doubles à une distance ne dépassant pas 55 m, et les deux côtés des joints de dilatation sont entièrement brisés. La distance précise entre les deux parties n’est pas inférieure à la largeur minimale du joint de dilatation. Le toit en acier léger est déconnecté en même temps et respecte la largeur minimale du joint de dilatation, comme le montre la figure 1.

Deuxième méthode pour la pose de joints de dilatation longitudinaux : Divisé en deux ou plusieurs sections d’une longueur maximale de 55 m dans le sens de la longueur. Un espace ouvert entre deux segments adjacents utilise un tuyau en acier, un acier en forme de H, un acier à double angle et d’autres tirants rigides. Il est relié par des charnières aux deux extrémités de la colonne, dont le contreventement utilise des trous oblongs, et les extrémités correspondantes des pannes de toit doivent également utiliser des trous oblongs, comme le montrent la figure 2 et la figure 3.

Le but de la mise en place des trous oblongs est de libérer la dilatation et la contraction dans le sens longitudinal lorsque la température change. La longueur totale des trous oblongs ne doit pas être inférieure à la largeur du joint d’expansion + le diamètre du boulon d’assemblage. Il doit y avoir suffisamment d’espace entre le tirant rigide et la partie encastrée au sommet du poteau, et entre la panne du joint de dilatation et la panne commune adjacente pour répondre aux exigences de déformation. La taille de l’espace ne doit pas être inférieure à la moitié de la largeur du joint de dilatation.

Chacune de ces deux approches présente des avantages et des inconvénients :

Le problème de la déconnexion complète de la structure double face du joint de dilatation est que deux colonnes doivent être placées au niveau du joint de dilatation ; deux poutres de toit en acier doivent être placées au niveau du joint de dilatation du toit en acier.

Le problème de la mise en place de tirants rigides et de trous oblongs est le suivant : La structure doit permettre la déformation par dilatation et contraction de la tôle du toit. Il doit permettre la déformation par dilatation et contraction du panneau mural au niveau du joint de dilatation. Si le panneau mural utilise un revêtement métallique, les deux extrémités des poutres murales doivent être munies de trous oblongs, et les tôles ondulées doivent être construites de manière à permettre la déformation par expansion et contraction. Si l’on utilise des murs de soutènement en maçonnerie, qui doivent garantir leur stabilité indépendante, la structure est compliquée.

Discussion sur la valeur de la largeur des joints de dilatation longitudinaux dans la zone sismique.

La structure de toit légère en acier sur la colonne en béton dans la zone sismique présente les caractéristiques suivantes :

l) Le toit est léger, l’action sismique est faible. La déformation de la structure longitudinale causée par la force sismique est faible ;

2) La portée du cadre longitudinal est importante, et la rigidité est considérable, ce qui réduit encore l’effet sismique. Déformation structurelle longitudinale ;

3) Si un mur de soutènement en maçonnerie encastrée est utilisé pour assurer une plus grande rigidité afin de minimiser la distorsion,

4) Dans les zones de faible intensité (comme six degrés), la déformation structurelle causée par les forces sismiques est plus faible.

Conclusion

1) Les joints de dilatation longitudinaux de la structure du bâtiment à un étage de la toiture en acier léger sur la colonne en béton peuvent se briser entièrement des deux côtés du joint de dilatation, et les joints rigides et les trous allongés peuvent être fournis au niveau des joints de dilatation. La méthode consistant à déconnecter complètement le joint d’expansion des deux côtés est relativement simple dans sa construction. L’utilisation d’un tirant rigide et du trou oblong est économiquement avantageuse car il n’est pas nécessaire de prévoir des colonnes doubles au niveau du joint de dilatation et deux poutres métalliques de toit au niveau du joint de dilatation. 2) La largeur du joint de dilatation longitudinal de la toiture en acier sur la colonne en béton dans une zone non sismique est généralement de 20 à 30 mm, et la largeur du joint de dilatation longitudinal d’une structure de maison à un étage avec une toiture légère en acier sur une colonne en béton dans la zone sismique peut être de 50 à 70 mm. Lorsque le nombre de travées longitudinales est important, et que l’intensité de la fortification sismique est faible, il est recommandé de déterminer la largeur du joint de dilatation de manière exhaustive concernant le résultat du calcul de la déformation due à un séisme rare.