De la construction à l'architecture - Volume 2 - Les structures en portiques

Billard Alain

Description

Dans cet ouvrage novateur d'histoire des formes, l'architecture est expliquée par les impératifs de la construction, schémas, photos et dessins à l'appui.

Les édifices dont le système constructif est celui de structures en portiques figurent de longue date dans presque toutes les familles d'ouvrages : l'une, très courante, est celle des marchés de plein air et des manifestations éphémères. Une autre s'incarne dans les installations traditionnelles de production (ateliers d'artisans, petites fabriques, entrepôts ou bâtiments agricoles). Le monde de l'industrie et du commerce a engendré des manufactures et des marchés couverts, des serres et des halles d'exposition et aussi les bâtiments de transport - gares et aéroports - qui furent précédés par... les caravansérails. Le sport ne fait pas exception avec ses stades ou, plus modestement, les salles fermées et les piscines municipales. Du côté de l'enseignement, écoles, collèges, lycées et universités ont également adopté les structures en portiques, quoique plus tardivement Après les immeubles de bureaux, les logements y viennent aussi à la faveur de panneaux d'habillage capables de gérer naturellement l'énergie, même si l'antériorité des colombages en avait ouvert la porte. Dans le domaine des ouvrages conçus pour traverser les siècles, là où les châteaux et palais n'avaient guère adopté les portiques que pour leurs galeries et leurs loggias, la plupart des édifices religieux témoignent de ce système constructif : temples de l'Antiquité et temples en bois des pays d'Asie, cathédrales et mosquées.

On a qualifié cette architecture de transparente, de légère - au sens esthétique du mot - laissant voir du dedans vers le dehors et inversement, car les murs se sont évidés pour laisser entrer la lumière, la nature puis la ville, et les planchers sont devenus acteurs essentiels de la stabilité des bâtiments.

• 
  Les portiques de poteaux et de poutres : construire simplement


• 
  Les portiques de poteaux et de planchers : quand la poutre devient plancher


• 
  Les structures à noyau : concentrer les pressions sur un point de dissipation


• 
  Les portiques et les systèmes suspendus : une façon de libérer des espaces voulus vides

Sujets

• Arts visuels
• Architecture
• methods
• materials

Informations

• Publié par: Editions Eyrolles
• Date de parution: 28 avril 2016
• Nombre de lectures: 11
• EAN13: 9782212013771
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 17 Mo

Extrait

R sum
Dans cet ouvrage novateur d’histoire des formes, l’architecture est expliquée par les impératifs de la construction, schémas, photos et dessins à l’appui.
Les édifi ces dont le système constructif est celui de structures en portiques fi gurent de longue date dans presque toutes les familles d’ouvrages : l’une, très courante, est celle des marchés de plein air et des manifestations éphémères. Une autre s’incarne dans les installations traditionnelles de production (ateliers d’artisans, petites fabriques, entrepôts ou bâtiments agricoles). Le monde de l’industrie et du commerce a engendré des manufactures et des marchés couverts, des serres et des halles d’exposition et aussi les bâtiments de transport — gares et aéroports — qui furent précédés par… les caravansérails. Le sport ne fait pas exception avec ses stades ou, plus modestement, les salles fermées et les piscines municipales. Du côté de l’enseignement, écoles, collèges, lycées et universités ont également adopté les structures en portiques, quoique plus tardivement. Après les immeubles de bureaux, les logements y viennent aussi à la faveur de panneaux d’habillage capables de gérer naturellement l’énergie, même si l’antériorité des colombages en avait ouvert la porte. Dans le domaine des ouvrages conçus pour traverser les siècles, là où les châteaux et palais n’avaient guère adopté les portiques que pour leurs galeries et leurs loggias, la plupart des édifi ces religieux témoignent de ce système constructif : temples de l’Antiquité et temples en bois des pays d’Asie, cathédrales et mosquées.
On a qualifi é cette architecture de transparente , de légère — au sens esthétique du mot — laissant voir du dedans vers le dehors et inversement , car les murs se sont évidés pour laisser entrer la lumière, la nature puis la ville, et les planchers sont devenus acteurs essentiels de la stabilité des bâtiments.
SOMMAIRE
1. Les portiques de poteaux et de poutres : construire simplement ?
2. Les portiques de poteaux et de planchers : quand la poutre devient plancher
3. Les structures à noyau : concentrer les pressions sur un point de dissipation
4. Les portiques et les systèmes suspendus : une façon de libérer des espaces voulus vides
Biographie auteur
Architecte, enseignant à l’Ensap-Bordeaux (où il a fondé le DPEA « Risques naturels majeurs et architecture ») et à l’Ensa-Paris/Belleville (coresponsable du DSA « Architecture et risques majeurs »), Alain Billard — qui a reçu une formation d’ingénieur — est aussi docteur en archéologie ; il a exercé un rôle d’expert ou de chargé de mission pour le compte du ministère de la Culture et celui de l’Environnement. Invité dans de nombreux colloques internationaux à traiter de l’enseignement de la construction et, par ailleurs, de la stabilité des bâtiments anciens, il est aussi l’auteur de deux manuels techniques ( Risque sismique et patrimoine bâti et Confortement du patrimoine bâti coédités par Eyrolles et l’Afnor dans la prestigieuse collection « Eurocode »).
Du même auteur dans la même série :
Les structures-poids
Les structures de hautes performances
www.editions-eyrolles.com
Alain Billard
DE LA CONSTRUCTION
À L’ARCHITECTURE
Les structures en portiques
Sauf mention contraire, les photographies et les schémas sont de l’auteur.
Droits réservés pour les autres illustrations.
Conception de la maquette : Page B
Mise en pages : GraphieProd/Jean-Louis Liennard
Relecture : Jean-Louis Liennard
Adaptation des schémas : Lionel Auvergne
En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans l’autorisation de l’Éditeur ou du Centre français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris.
© Groupe Eyrolles, 2016
ISBN Eyrolles : 978-2-212-13586-2
À mon professeur, Pierre Mathieu
À mes étudiants qui m’ont patiemment écouté
« C’est très bien, monsieur l’Architecte ! Vous sentez-vous capable de construire ce que vous avez dessiné ? Les voûtes de la chapelle pourront-elles supporter le poids de la chapelle haute ? Cette dernière, que vous prétendez close presque entièrement par d’immenses verrières historiées, peut-elle être concevable avec une maçonnerie de soutien si mince et si élancée ? » (J. Diwo, Le Printemps des cathédrales , Flammarion, 2003, p. 318)
Ainsi s’inquiétait le roi Louis IX auprès de Pierre de Montreuil en découvrant le projet de la Sainte-Chapelle. C’était en 1243.
TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos
Introduction aux structures : L’invention constructive pour l’invention architecturale
Spécificités des structures en portiques
CHAPITRE 1. LES PORTIQUES DE POTEAUX ET DE POUTRES
Construire simplement
1.1 Présentation
1.1.1 Naissance et évolution du concept de portique de poteaux et de poutres
1.1.2 Trois inventions pour contourner les lois de masse
1.1.3 Découverte du rôle des articulations
1.1.4 De la découverte de l’élasticité des matériaux à la gestion de la rigidité des structures
1.2 Naissance et invention d’une architecture de poteaux et de poutres
1.2.1 Découverte du premier principe élémentaire de stabilité sous l’action des charges verticales et horizontales, et réponse isostatique
1.2.2 Découverte du deuxième principe élémentaire de stabilité sous l’action des charges horizontales : la gestion des raideurs par les liaisons
1.2.3 Découverte du troisième principe élémentaire de stabilité sous l’action des charges de provenances diverses : la gestion des raideurs par l’élasticité des matériaux
1.3 Stabilité des ouvrages récents et contemporains en milieu isotrope
1.3.1 Déformations et conception des poteaux et des poutres, comportement sous les charges verticales
1.3.1.1 Barycentre des masses ou centres de gravité à chaque niveau, et plan de sustentation
1.3.1.2 Les poteaux
1.3.1.3 Les poutres
1.3.1.4 Mode hyperstatique
1.3.2 Déformations et conception des poteaux et des poutres, comportement sous les charges horizontales
1.3.2.1 Mode isostatique
1.3.2.2 Mode hyperstatique
1.3.2.3 Quelques définitions pour le traitement architectural
1.3.3 Démarche de conception constructive : de l’hyperstaticité à l’isostaticité
1.3.4 Liaisons des poteaux et des poutres
1.3.4.1 Articulation en pied de poteau
1.3.4.2 Rotule ou articulation ?
1.3.4.3 Encastrement en pied de poteau
1.3.4.4 Articulation d’une poutre sur un poteau court
1.3.4.5 Articulation d’une poutre sur un poteau long
1.3.4.6 Encastrement d’une poutre dans un poteau
1.3.4.7 Articulation d’une poutre sur une poutre
1.3.4.8 Encastrement d’une poutre dans une poutre, dans un plan donné
1.3.5 Contreventements et triangulation
1.3.5.1 Des liaisons au contreventement des plans
1.3.5.2 Du contreventement des plans à la triangulation globale
1.3.5.3 Conception constructive et mise en œuvre technique des contreventements
1.3.6 À propos des liaisons et de la triangulation
1.4 Prédimensionnement en milieu homogène
1.4.1 Données et premières conclusions
1.4.2 Vérifier la répartition des masses la mieux équilibrée par les descentes de charges
1.4.3 Réajuster le système constructif retenu
1.4.4 Vérifier par le calcul l’équilibre des charges prises en compte par les portants et les porteurs
1.4.4.1 Première phase : calculs des inerties
1.4.4.2 Deuxième phase : prédimensionnement
1.5 Épilogue
CHAPITRE 2. LES STRUCTURES EN PORTIQUES DE POTEAUX ET DE PLANCHERS
Quand la poutre devient plancher
2.1 Présentation
2.1.1 Découverte n° 1 : liaison rigide des poutres aux porteurs
2.1.2 Découverte n° 2 : liaisons rigides ou articulées des planchers aux porteurs ?
2.1.3 Découverte n° 3 : socle rigide et superstructure souple
2.1.4 Découverte n° 4 : l’escalier, du meuble à un rôle dans la gestion des raideurs
2.1.5 Découverte n° 5 : de la voûte au plancher
2.1.5.1 Le plancher en maçonnerie sur voûte
2.1.5.2 Le plancher en bois sur voûte
2.1.6 Découverte n° 6 : le plancher raidisseur de structure
2.2 Naissance et invention d’une architecture de poteaux et de planchers
2.2.1 De la conception constructive à la conception architecturale
2.2.1.1 D’une architecture de maçonnerie…
2.2.1.2 … à une architecture de béton
2.2.1.3 D’une architecture de colombage…
2.2.1.4 … à une architecture de portiques
2.2.2 Principes fondamentaux
2.2.2.1 Incidence du choix de plancher
2.2.2.2 Conception élémentaire des poteaux et des liaisons aux planchers
2.3 Conception des planchers, des porteurs et de leurs liaisons
2.3.1 Les planchers
2.3.1.1 Plancher béton armé à structure unidirectionnelle
2.3.1.2 Plancher béton armé coffré à structure bidirectionnelle
2.3.1.3 Plancher béton armé sur prédalle béton
2.3.1.4 Plancher béton armé sur bacs acier collaborants
2.3.2 Les poteaux
2.3.2.1 Poteaux courts et liaisons aux planchers
2.3.2.2 Les dalles portantes
2.3.2.3 Poteaux longs et liaisons aux planchers
2.3.2.4 Liaisons amorties
2.4 Stabilité des ouvrages
2.4.1 Édifices anciens et traitement constructif et architectural
2.4.1.1 Planchers indépendants
2.4.1.2 Planchers solidaires
2.4.2 Édifices récents et contemporains et traitement constructif et architectural
2.4.2.1 Planchers indépendants
2.4.2.2 Planchers solidaires
2.4.3 Réponses architecturales
CHAPITRE 3. LES PORTIQUES À NOYAU(X)
Concentrer les pressions sur un point de dissipation
3.1 Présentation
3.2 Naissance et évolution des portiques à noyau(x)
3.2.1 L’invention
3.2.2 Adaptation à une volumétrie architecturale de faible élévation
3.2.2.1 La conception des portiques
3.2.2.2 Le noyau monolithique
3.2.2.3 Le noyau monolithique dédoublé
3.2.2.4 Le noyau monolithique dédoublé et raidi
3.2.2.5 Le noyau expansé
3.2.2.6 Le noyau extrudé
3.2.3 Adaptation à une volumétrie architecturale élevée
3.2.3.1 Liaison portiques/noyaux
3.2.3.2 Conception des noyaux : principe général
3.2.4 Adaptation à une volu