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Pannes et lisses en acier profilé à froid

Lisses et pannes en acier mince profilé à froid

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Une panne sigma 200 profilée à froid

À résistance égale, utiliser des lisses ou des pannes en acier profilé à froid permet de réduire la quantité d’acier dans la structure d’un bâtiment.

Grâce à son faible poids, le profilé à froid offre à la fois :

Qu'est-ce qu'une panne ?

Les pannes sont des éléments structuraux sur lesquelles est posée la couverture d’un bâtiment. Leur rôle principal est de supporter la couverture et de transmettre les efforts aux portiques, mais aussi :

Les pannes peuvent être de différents matériaux: en bois massif, en bois lamellé collé, en acier profilé à chaud IPE, ou en profilé mince formé à froid sigma, zed ou cé.

Qu'est-ce qu'une lisse ?

Les lisses sont aux parois ce que les pannes sont à la toiture d'un bâtiment. Les lisses sont des éléments structuraux sur lesquelles est fixé le bardage et les menuiseries d’un bâtiment, mais peuvent aussi tenir le rôle de butons anti-flambement des pièces composant la structure porteuse.

Le placement des pannes et des lisses

Elles peuvent être posées en avant des poteaux et montants ou au dessus des arbalétriers (hors œuvre) pour réaliser des joints de continuité.

Elles peuvent aussi être posées entre les éléments de structure (en œuvre) pour limiter leur encombrement.

Les pannes situées au faîtage au sommet de la couverture se nomment les «pannes faîtières», les pannes situées à l'égout en partie basse de la couverture se nomment les «pannes sablières».

L'entraxe des pannes varie en fonction du type de couverture (d'environ 1.38m pour le fibrociment jusqu'à 4m pour les panneaux sandwiches).

La portée des pannes discontinues peut atteindre les 10m, celle des pannes continues (éclissées) peut dépasser les 15m.

Calcul d’une panne profilée à froid

Pour savoir quelle section et quel nombre de pannes sont nécessaires à la construction d'un bâtiment, il faut réaliser un calcul.

Exemples de notes de calcul de panne avec Lisa.blue

Note de calcul générale d'une panne Zed 200
Note de calcul ELU d'une panne Zed 200 pour un point et une combinaison spécifique

Voici la méthode :

1/ Déterminer les charges sur une panne de couverture selon l'Eurocode 1.
Voir comment déterminer les actions du vent, charges de neige, charges d'exploitation sur un bâtiment.

2/ Les charges et les dimensions de l’ensemble constructif (les pannes, éclisses…) sont transmises au solveur mécanique qui détermine les efforts et les déformations en chaque point des pièces.

3/ Le logiciel « Lisa.blue » tient compte du maintien latéral et en rotation des pannes en profilés minces par la couverture. Lorsque la couverture et la panne respectent certaines conditions de proportion géométrique et d’épaisseur, l'Eurocode 3 permet de tenir compte d'un maintien de la panne en flexion latérale et vis à vis des instabilités latérales (flambement, déversement de la semelle maintenue). C’est un atout qui permet de réduire le nombre de pannes ou d’en limiter la section. Ainsi il est important de bien choisir sa couverture car elle peut influencer le prix des pannes.

4/ Le logiciel va déterminer si, en chaque point, la résistance de la panne (« États Limites Ultimes »), et sa rigidité (« États Limites de Service ») sont suffisantes par rapport aux critère donnés dans la EN 1993-1-3 (« Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-3 : règles générales - Règles supplémentaires pour les profilés et plaques formés à froid»).

Pour les États Limites Ultimes, le logiciel va contrôler différents points indiqués dans la norme Eurocode EN 1993-1-3, en particulier :


Pour les États Limites de Service, le logiciel va contrôler différents points indiqués dans la norme Eurocode EN 1993-1-3 §7 en intégrant la perte de raideur due au flambement local et à la distorsion de la section (section efficace), en particulier :

Les critères limites dépendent du type d'usage (toiture inaccessible / accessibles) ou de la présence de panneaux solaires, faux-plafonds, etc., pour lesquels les critères de déformations de leurs supports peuvent dépendre de documents complémentaires.

Comment choisir son profilé formé à à froid ?

Profilé Sigma Σ

Ils peuvent être posés en continuité à l'aide d'éclisses. Leur âme munie de raidisseurs profilés permet le profilage de section de hauteurs importantes. Pour réaliser des portiques, les profilés sont généralement assemblés dos à dos par boulonnage, ceci permet de recentrer les centres de gravité et de torsion de la section ainsi composée.

Profilé Zed Z

Ils peuvent être posés en continuité par emboîtement en prolongeant leurs extrémités. La section Z est généralement moins sujette à la torsion car le centre de cisaillement se situe au niveau de l'âme, sauf dans le cas d'une forte dissymétrie des semelles.

Profilé Cé ou C

Plus souvent utilisés pour les pannes de hauteur modérée, pour constituer l'ossature de maison ou l'assemblage de fermettes en acier.

Profilé Oméga Ω

Le profilé Oméga est plus généralement utilisé comme ossature secondaire (contre cloisons, plafond suspendus, entretoises pour sur-couverture, ...) mais peut aussi être utilisé comme panne ou lisse.

Fabricants de pannes profilées à froid

Accessoires pour les pannes profilées à froid

Une lierne surlignée en bleu dans Lisa.blue

Liernes de pannes

Lorsque les pannes sont inclinées dans le plan de la toiture elles fléchissent perpendiculairement à l'âme selon leur faible inertie. Il est possible de réduire ce phénomène en disposant des liernes (tubes ronds/rectangulaires, câbles, cornières ou fers plats) perpendiculairement aux pannes. Ces liernes agissent comme des appuis latéraux intermédiaires et transmettent les efforts selon le versant (traction ou compression) aux bretelles.

Une bretelle surlignée en bleu dans Lisa.blue

Bretelles

Les bretelles (câbles, cornières ou fers plats) sont posées en association avec les liernes. Elles transmettent les efforts des liernes vers les portiques et sont tendues car leur élancement ne permet pas de travail en compression. Les bretelles sont généralement mises en place au sommet du versant de manière à ce que les liernes soit majoritairement tendues. Lorsque les bretelles sont posées en bas de versant, les liernes sont comprimées et doivent donc être vérifiées au flambement (les câbles ne peuvent alors plus être utilisés pour les liernes).

Une éclisse surlignée en bleu dans Lisa.blue

Éclisse

Les éclisses ont pour effet de réaliser une continuité des pannes qui permet de diminuer les effets en travées. Elles sont en tôle d'épaisseur plus importante que les pannes car le moment à reprendre sur appui est alors maximal. Les perçages réalisés pour leur boulonnage comportent un jeu pour le montage, il doit être pris en compte dans les calculs par une diminution du moment sur appui et une augmentation du moment et de la flèche en travée par rapport à une poutre idéalement continue. Les pannes Zed n’ont pas besoin d’éclisses pour assurer leur continuité, elles sont emboîtées les unes dans les autres (une des deux ailes est plus petite que l’autre, de manière à la retourner à chaque travée). Les boulons doivent être vérifiés au simple cisaillement et plus particulièrement en pression diamétrale du coté de la panne de mince épaisseur.

Une échantignolle surlignée en bleu dans Lisa.blue

Echantignoles

Les échantignolles permettent d’attacher les pannes aux portiques. Elles peuvent transmettent des efforts sur 3 axes :
  • verticaux perpendiculairement à l'arbalétrier dus aux charges sur la couverture
  • verticaux selon axe de l'arbalétrier dus aux charges sur la couverture
  • horizontaux perpendiculairement à l'arbalétrier dus aux efforts de vent en pignon ou aux efforts sismiques
Elles sont fabriquées à partir de tôles pliées qui peuvent être renforcées par des raidisseurs dans le cas de fortes sollicitations entraînant de la flexion dans l'âme boulonnées sur la panne ou la semelle boulonnée sur l'arbalétrier.

Comment sont fabriquées des sections zed ou sigma profilées à froid ?

Pour fabriquer des sections profilées à froid, il faut des bobines de feuillard en acier galvanisé à haute limite élastique (par exemple: S350GD+Z275) et une ligne de profilage composée de :

Fabricants de lignes de profilage

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