Systèmes constructifs et ossatures architecturales 03

Classification des structures en fonction de leur forme 

Il existe des formes de portance dites traditionnelles et des formes beaucoup plus nouvelles et dont l’apparition et leur application sont dues aux développements des matériaux de constructions et des méthodes de calcul de la résistance des matériaux et des éléments plus évoluées et plus compliquées mais facilitées par l’utilisation de l’outil informatique .

1- Les structures dites traditionnelles :

1-1- Les murs porteurs :

Il est la forme la plus ancienne de superstructure. Il est utilisé que ce soit dans le bâtiment comme dans les édifices de défense ou dans les ouvrages d’art tels que les murailles, les murs de soutènement, murs de clôtures ou autres….

Le mur porteur constitue en général aussi l’enveloppe verticale externe du bâtiment. Selon la taille de ce dernier, on peut trouver plusieurs murs porteurs intérieurs appelés aussi intermédiaires. L’épaisseur de ces murs dépend de la hauteur des bâtiments et de la dimension en plan qui les sépare (portée). Elle peut être variable. Naturellement, elle sera plus importante au niveau le plus bas du mur.

Un mur porteur ne peut en aucun cas être déplacé ultérieurement, ce qui fige pour toute la vie de la construction la forme de celle-ci. L'architecture devient dans ce cas une architecture figée pour toujours.

Du point de vue constructif, il existe plusieurs types de murs porteurs :

- Les murs en maçonnerie de pierres et de terres (les plus anciens) ;

- Les murs en maçonnerie de briques ;

- Les murs en maçonneries de pierres reconstituées (type parpaing constructif) ;

- Les murs en béton simple, cyclopéen ou en béton armé (les plus récents) ;

- Les murs en rondins de bois (pays froids).

La maîtrise de la technologie du béton armée a permis l’utilisation massive des murs porteurs dans la production de bâtiments préfabriqués après la deuxième guerre mondiale.

La rigidité architecturale qui découle de l’utilisation des murs porteurs est souvent recherchée par les ingénieurs comme solution technique à des problèmes spécifiques à certaines constructions.

Les murs porteurs peuvent être utilisés comme solution technique non pas à la portance mais comme par exemple coupe-feu dans certains bâtiments.

Les bâtiments construits en murs porteurs peuvent avoir dix (10) étages lorsqu’ils sont en maçonnerie armée et avoir vingt cinq (25) étages lorsqu’ils sont construits en grands panneaux de béton armé.

1-2- Les voûtes :

La voute est un ouvrage architectural constitué d'un plancher construit en brique, moellon, pierre, ou en béton. Lorsqu'il est construit en pierre, il est formé par des voussoirs ou claveaux qui, par leurs dispositions, se soutiennent ensemble. On donne aux voûtes différentes dénominations, suivant leur forme.

1-3- Les coupoles :

Une coupole est une voûte hémisphérique, de profil semi-circulaire, elliptique (forme variable selon le volume généré par la révolution d’un arc autour d'un axe) ou polygonal, parfois exhaussée par un tambour.

1-4- Les Arcs :

L’arc est l'élément d'ossature de directrice courbe ou polygonale, qui enjambe l'espace ouvert entre deux piliers ou murs en transmettant toute la charge qu'il supporte aux appuis , moyennant une force oblique dénommée « poussée ».

En architecture s'est toujours présenté le problème de combler l'espace entre deux appuis. Avant l'invention du béton armé et des poutres en acier, la façon la plus simple de faire était d'utiliser une seule pièce de linteau, ou de poutre qui pouvait être en bois ou en pierre, et lorsqu'il n'y avait pas les pièces de la taille requise, diverses pièces plus petites, travaillées de sorte qu'elles puissent résister aux sollicitations mécaniques en jeu.

Fonctionnellement, une arche est faite dans la longueur d'un mur comme couronnement d'une ouverture ou d'une travée. Traditionnellement, un arc consiste en des claveaux (en pierre de taille, briques, adobe) qui travaillent toujours en compression et qui peuvent adopter des formes et courbes divers. Ce type d'élément constructif est très utile lorsqu'il faut enjamber des espaces relativement importants via l'appareillage de pièces de dimensions réduites.

1-5 Structures à ossatures :

Deux types de structure à ossatures sont connus : à ossature complète et à ossature incomplète

1-5-1 Ossature complète :

On entend par ossature complète une série de portiques espacés d’une certaine distance appelée Travée. Le portique est constitué de deux poteaux reliés par une poutre. La distance qui sépare ces poteaux porte le nom de Portée. Les portiques peuvent être en béton armée ou en acier. Le choix du matériau de construction dépend de plusieurs facteurs dont les principaux sont : la fonction du bâtiment, les dimensions en travée et en portée et la hauteur du bâtiment.

Les portiques en béton armé sont formés de :

- Poteaux : se sont des éléments verticaux en béton avec armatures incorporées. Ils constituent des points d’appuis pour transmettre les charges aux fondations. Suivant leurs emplacements dans la construction ils sont appelés : poteaux d’angles ; poteaux de rives ou de façades ; poteaux d’intérieurs. Le dimensionnement des poteaux se fait généralement selon le plan d’architecture et la décente de charge. Leur distribution sur le plan se fait suivant une trame lisible.

- Poutres : se sont des éléments horizontaux en béton avec armatures incorporées. Elles transmettent les charges qui leurs sont transmises par les éléments supérieurs mais aussi celles du vent et du séisme assimilées a des charges horizontales.

Selon leurs positions elles sont appelées poutres de rive ou de refend. Elles sont aussi poutres principales ou secondaires (de chaînage). Les formes, dimensions et ferraillages des poutres sont déterminés par la composition architecturale et le calcul des charges. La portée maximale autorisée pour une poutre principale est de (7m50), la retombée visible d’une poutre est calculée entre 1/10 et 1/15 de la portée.

Pour des raisons d’économie et de facilité de calcul, l’architecte se doit d’avoir des portées et des travées assez régulières. Cette façon de procéder est facilitée par l’utilisation d’une trame de base simple ou complexe mais toujours suivant une logique bien définie.

Le système à carcasse complète est fortement conseillé lorsque les charges sont importantes qu’elles soient statiques ou dynamiques.

Il est le plus souvent employé lors de la construction des immeubles dont le nombre d’étages est supérieur à vingt cinq (25) : type tours et gratte-ciel.

5-2- Ossature incomplète :

Dans ce type de système les poteaux et les poutres si ces dernières existes ne travaillent pas de la même manière que dans le système précédent. Les poteaux travaillent plutôt avec les planchers ou dalles.

La position des poteaux est aussi différente puisqu’ils se trouvent dans la zone moyenne du plan qu’ils reprennent. Ce système porte souvent le nom de planchers champignons vue la forme obtenue par la combinaison des poteaux et des planchers. Les façades des bâtiments construits avec ce système sont appelées façades rideaux.

Les systèmes à carcasses présentent les avantages suivants :

- Possibilité de planification libre

- Réduction du poids total de la construction (économie de matériaux de construction)

- Augmentation de la surface libre utile sur chaque étage pour un même volume déconstruction.

- Augmentation des surfaces ouvertes donc de meilleures conditions d’hygiène et de santé.