Qu'est-ce qu'un portique en acier ? Cette question vient souvent à l'esprit lorsqu'il s'agit de grands entrepôts, d'usines ou de hangars agricoles. En fait, le portique en acier est l'un des systèmes de construction les plus utilisés aujourd'hui. Ce qui le rend si populaire, c'est sa capacité à créer des espaces larges et dégagés sans utiliser de poteaux internes.
En d'autres termes, les portiques en acier donnent aux entreprises et aux constructeurs la liberté d'utiliser l'espace comme ils l'entendent. Mais si vous ne connaissez pas encore ces charpentes métalliques, vous devez savoir ce qu'elles sont et comment elles fonctionnent. C'est pourquoi, dans cet article, je vais tout vous expliquer sur les portiques en acier, y compris leurs types et leurs composants. C'est parti !
Qu'est-ce qu'un portique en acier ?
Un portique en acier est un système structurel composé de poteaux et de chevrons en acier. Un portique en acier tire son nom de la forme qu'il crée. Lorsque les deux colonnes verticales et les deux chevrons inclinés sont joints, la structure ressemble à une grande porte ou à un "portail".
Ce qui caractérise le portique en acier, c'est sa capacité à créer de grandes portées libres. Cela signifie que vous obtenez une grande surface ouverte à l'intérieur du bâtiment, sans piliers qui bloquent l'espace. C'est pourquoi les portiques sont couramment utilisés dans les entrepôts, les usines et les hangars agricoles. Outre leur solidité, les portiques en acier sont également rapides à construire et rentables. Comment les portiques en acier sont-ils construits ?
La plupart des pièces sont fabriquées dans des usines et transportées sur le site. Il suffit ensuite d'assembler ces pièces sur place avec des écrous et des boulons. Cela accélère la construction, réduit les coûts de main-d'œuvre et vous permet de démarrer votre activité plus tôt. C'est pourquoi les portiques en acier sont devenus un choix populaire pour de nombreux systèmes de construction dans le monde entier.
Principaux éléments d'un portique en acier
Un portique en acier est une structure de construction très stable, durable et solide. Pour ce faire, elle comprend plusieurs éléments clés. Examinons les principaux éléments d'un portique en acier qui forment une structure de base. bâtiment à structure en acier.
- Colonnes : Il s'agit des éléments verticaux en acier situés de chaque côté du bâtiment. Ils supportent les chevrons de la toiture et transfèrent les charges aux fondations.
- Les chevrons : Les chevrons sont les poutres inclinées qui forment le toit. Ils se rejoignent au sommet et forment l'angle ou la pente du toit.
- Fesses : Les hanches sont des zones épaissies ou renforcées. Elles sont présentes à la jonction entre le chevron et le poteau, reprennent les efforts de flexion et renforcent la charpente.
- Apex : L'apex est le point central supérieur de la charpente où les deux chevrons se rejoignent. C'est l'endroit où le chevron gauche et le chevron droit se rejoignent pour former l'angle supérieur de la construction.
- Les pannes : Les pannes sont des éléments horizontaux en acier installés en travers des chevrons. Cette partie supporte les tôles de couverture et transfère la charge à la charpente principale.
- Girts : Les poutrelles sont des éléments d'acier horizontaux allongés, fixés aux colonnes. Leur principale fonction est de soutenir les panneaux muraux du bâtiment.
Comment construire un portique en acier : Processus étape par étape
La construction d'un portique en acier n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Elle prend vie grâce à une série d'étapes organisées. Pour clarifier les choses, nous allons voir comment un portique en acier est construit, étape par étape.
1- Préparer le site et construire les fondations
La première étape de la construction d'un portique en acier consiste à préparer le site de construction et à construire des fondations solides. Une fondation adéquate est cruciale car elle supporte tout le poids de la charpente métallique. La préparation du site commence donc par l'enlèvement des arbres, des pierres, des débris et de tout autre obstacle. Le sol est ensuite nivelé et compacté afin de répartir le poids uniformément.
Parfois, de la terre supplémentaire est ajoutée ou enlevée pour obtenir une base plane et solide. Une fois le site prêt, la tâche suivante consiste à construire les fondations. Pour les portiques en acier, la fondation est généralement en béton armé. Il est intéressant de noter que le béton lui-même est robuste en compression. Lorsqu'il est associé à des barres d'armature en acier, il devient plus solide.
Lors de la construction des fondations, des boulons d'ancrage sont placés dans le béton. Ces boulons maintiennent fermement les colonnes d'acier en place. Toutefois, lors de l'installation de ces boulons, je recommande de mesurer soigneusement leur position. Même une petite erreur peut compliquer le montage ultérieur des colonnes et compromettre la stabilité du bâtiment. Une fois que les fondations sont posées et que le béton a durci, elles constituent une plate-forme solide pour l'érection des colonnes d'acier.
2- Installer les colonnes d'acier
Une fois que la fondation est prête et entièrement durcie, l'étape suivante consiste à installer le système d'étanchéité. colonnes d'acier. Ces colonnes verticales constituent l'ossature d'un bâtiment à portique. Pourquoi ? Elles supportent tout le poids de la toiture et transfèrent les charges en toute sécurité jusqu'aux fondations. Pour installer les colonnes d'acier, celles-ci sont d'abord soulevées avec précaution par des grues.
Ils sont positionnés avec précision sur les boulons d'ancrage que vous avez placés dans les fondations plus tôt. La précision est ici essentielle, car le moindre défaut d'alignement peut affecter l'assemblage de l'ensemble du portique en acier. Utilisez donc des rubans à mesurer et des fils à plomb pour vous assurer que chaque colonne est parfaitement verticale. Une fois les colonnes en place, elles sont soutenues temporairement à l'aide d'étais ou d'étançons.
Cette opération permet de vérifier l'alignement avant le soudage définitif. Après avoir vérifié l'alignement, les colonnes sont boulonnées ou soudées aux boulons d'ancrage des fondations. À ce stade, les ouvriers s'assurent également que l'espacement des colonnes est conforme aux exigences de conception.
3- Assembler et soulever les chevrons
Une fois que les colonnes d'acier sont fermement en place, l'étape suivante consiste à assembler et à soulever les chevrons. Les chevrons sont horizontaux ou légèrement inclinés poutres en acier qui relient les sommets des colonnes. Ces chevrons constituent en fait la structure du toit en portique des charpentes métalliques. En général, les chevrons sont préfabriqués en usine.
Cela signifie qu'ils sont coupés, façonnés et percés avant d'arriver sur le chantier. Sur place, les ouvriers n'ont plus qu'à poser les sections de chevrons sur le sol et à les assembler à l'aide de boulons ou de soudures. Cette soudure donne la forme complète du chevron pour chaque charpente. Après avoir assemblé les chevrons au sol, des grues les soulèvent pour les mettre en place sur les colonnes.
Ici, les chevrons doivent s'aligner parfaitement avec le sommet des colonnes et l'apex. Une fois les chevrons correctement alignés, des supports temporaires et des cordes de sécurité sont utilisés pour les maintenir en place. Ensuite, ils sont boulonnés et vissés aux colonnes. Cependant, cette connexion entre le chevron et la colonne doit être très rigide pour résister à la flexion et à la rotation.
4- Ajouter les contreventements, les pannes et les poutres
Après l'assemblage du portique principal (poteaux et chevrons), l'étape suivante consiste à ajouter les contreventements, les pannes et les poutres. Ces éléments rendent le bâtiment solide, stable et prêt à recevoir les panneaux de toit et de mur. On commence donc par ajouter les contreventements. Le contreventement est constitué d'éléments diagonaux ou horizontaux en acier qui relient les poteaux et les chevrons.
Son rôle principal est d'empêcher la charpente d'osciller ou de se tordre sous l'effet du vent ou d'autres forces. Deux types de contreventement sont principalement utilisés. Le premier est le contreventement de toiture, installé le long des chevrons. Le second type de contreventement est un contreventement mural qui relie les colonnes sur toute la longueur du bâtiment. Après avoir ajouté les contreventements, il est temps d'installer les pannes. Pannes sont des éléments horizontaux en acier qui traversent les chevrons.
Elles servent de support aux tôles du toit et répartissent la charge de manière uniforme sur la charpente principale. Après les pannes, on installe les poutres. Les poutres sont similaires aux pannes, mais elles sont installées sur des colonnes pour soutenir les murs. Les panneaux muraux ou le bardage sont fixés aux poutres, ce qui permet aux murs de rester droits et solides. Les poutrelles transfèrent également les charges de vent des panneaux muraux vers l'ossature principale en acier. Cela permet au bâtiment de rester stable même en cas de vents violents.
5- Pose des plaques de toit et de mur
La dernière étape de la construction d'un portique en acier consiste à installer les tôles du toit et des murs. Cette étape consiste à protéger le portique en acier. Les tôles de toiture comprennent l'isolation, les couches d'étanchéité et les dispositifs de protection contre la neige et les changements de température. Tout dépend de vos besoins. Tout d'abord, les tôles de toit sont fixées aux pannes que vous avez installées à l'étape précédente.
Lors de la fixation des tôles de toit, il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas d'espace, que les chevauchements soient corrects et que toutes les fixations soient sûres. Une fois les tôles du toit installées, les tôles des murs sont fixées aux poutres le long des colonnes. Il s'agit des panneaux métalliques qui recouvrent les côtés du bâtiment. Les tôles murales sont fixées aux poutres (supports horizontaux sur les colonnes).
Ils doivent être alignés correctement et fixés solidement pour ne pas se détacher. Si le bâtiment a besoin de portes, de fenêtres ou d'évents, ceux-ci sont ajoutés lors de l'installation des plaques murales. Une fois que toutes les tôles du toit et des murs sont installées, le bâtiment devient entièrement clos et fonctionnel. C'est à ce stade que l'on procède aux derniers ajustements, au scellement et aux finitions. Après cette étape, le bâtiment à portique en acier est prêt à être utilisé.
Types de portiques en acier
Les portiques en acier ne sont pas tous identiques ; ils sont très polyvalents. En fonction de la conception, de la forme du toit et de la taille, il existe plusieurs types de portiques en acier. Chacun d'entre eux est conçu pour répondre à des besoins spécifiques. Nous allons donc nous pencher sur les principaux types de portiques en acier.
1- Châssis à portique à une travée
Un portique à travée unique est le type le plus simple de portique en acier. Il se compose d'un seul cadre continu couvrant toute la largeur d'un bâtiment. Cela signifie que les portiques à travée unique ne contiennent pas de colonnes internes. Cela crée un grand espace ouvert à l'intérieur du bâtiment, idéal pour le stockage et la circulation.
La structure principale du portail à une travée est composée de deux colonnes verticales et de deux chevrons inclinés. Ces chevrons et colonnes sont reliés en haut par un joint rigide, formant ainsi la forme caractéristique du portail. Les portiques à une travée sont souvent utilisés pour les bâtiments de petite et moyenne taille. Ils sont très rentables car ils nécessitent moins de matériaux et leur construction est plus rapide.
2- Châssis à portique à travées multiples
Un portique à travées multiples est un type de portique en acier qui comporte plus d'une travée. Cela signifie qu'il comprend des colonnes internes pour soutenir le toit sur de plus longues distances. Contrairement à une charpente à travée unique, une charpente à travées multiples divise le bâtiment en sections. L'ossature principale d'un portique à travées multiples se compose de plusieurs portiques reliés côte à côte.
Pour soutenir les chevrons, il y a des colonnes internes. Ces colonnes internes renforcent la structure et lui permettent de supporter des charges plus lourdes. C'est pourquoi ils sont utilisés dans les grandes usines, les installations industrielles, les entrepôts et les hangars d'aviation. Il est certain que les portiques à travées multiples nécessitent plus de matériaux et de temps de construction. Toutefois, en raison de leur plus grande résistance, ils sont indispensables pour les bâtiments porteurs.
3- Cadre de portail à pas unique
Un portique mono-pente est un autre type de portique en acier dans lequel le toit n'a qu'une seule pente. Comme vous le savez, dans les portiques en acier ci-dessus, il y a généralement deux chevrons inclinés. Mais dans les portiques monopentes, il n'y a qu'une seule pente de toit. Cela signifie que le toit s'élève d'un côté à l'autre du bâtiment, créant ainsi un toit en appentis.
Cette pente unique facilite l'évacuation des eaux de pluie et de la neige. Comment ? L'eau s'écoule naturellement du haut vers le bas de la toiture. C'est pourquoi les portiques mono-pente sont utilisés pour les extensions, les carports ou les hangars. De plus, malgré la présence d'une seule pente, la charpente reste solide grâce aux joints rigides des chevrons.
4- Cadre portail conique
Un portique conique est un portique dont les colonnes sont inclinées ou coniques. Cela signifie qu'elles ne sont pas parfaitement verticales. Les colonnes sont légèrement inclinées vers l'extérieur ou vers l'intérieur, et les chevrons sont ajustés en conséquence pour former un cadre solide et rigide. Cette conception crée un aspect esthétique et moderne et peut également améliorer l'efficacité de la structure.
Ainsi, les portiques coniques sont souvent utilisés dans les grands halls industriels et d'exposition, où l'aspect esthétique est plus important. D'un point de vue esthétique, les colonnes inclinées peuvent également supporter des charges plus lourdes grâce aux colonnes internes. Ces colonnes sont moins nombreuses, ce qui permet d'augmenter l'espace de stockage et de mouvement tout en restant durable.
5- Cadre portique à chevrons courbes
Certains portiques en acier sont conçus avec des toits courbes plutôt que droits. Ce type de portique est appelé portique courbe ou portique en arc. Dans ce cas, les chevrons forment un arc léger, tandis que les colonnes peuvent rester droites. La courbe donne au bâtiment un aspect moderne et l'aide à mieux résister au vent et à la neige.
L'eau de pluie et la neige glissent naturellement sur le toit au lieu de rester dessus. Cela réduit le poids et la pression sur le toit, ce qui prolonge la durée de vie de la charpente et la rend plus sûre. L'arceau offre également plus d'espace pour la tête au centre, ce qui est utile pour les machines hautes, les véhicules ou les grands rayonnages de stockage.
Avantages et inconvénients des portiques en acier
Comme je l'ai dit plus haut, les portiques en acier sont largement utilisés. Cependant, comme tout système de construction, ils présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Avant de prendre une décision définitive sur leur choix, examinez les avantages et les inconvénients d'un portique en acier.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Des portées larges et claires | Coût initial élevé |
| Solide et durable | Problèmes de température de l'acier |
| Rapide à construire | Sujet à la corrosion |
| Rentabilité à long terme | Nécessite une main-d'œuvre qualifiée/du matériel |
| Conception flexible | Une variété architecturale limitée |
| Faible entretien (avec revêtement) | Nécessite des fondations adéquates |
Conclusion
Les portiques en acier sont l'un des systèmes de construction les plus populaires et les plus fiables utilisés aujourd'hui. Ils constituent des structures solides et stables qui peuvent couvrir de grands espaces ouverts sans colonnes internes. L'espace intérieur clair et ouvert offre une grande flexibilité pour le stockage et diverses activités professionnelles. C'est pourquoi ces charpentes métalliques constituent un choix idéal pour les entrepôts, les usines, les ateliers et les hangars.
Les portiques en acier se distinguent également par leur polyvalence. Ces cadres en acier se déclinent en différents types, comme nous l'avons vu dans cet article. Tous ces types ont des conceptions spécifiques pour répondre aux besoins de projets particuliers. En outre, les portiques en acier sont également rentables. La plupart de leurs composants sont préfabriqués. Cela permet d'accélérer la construction et de réduire les coûts de main-d'œuvre.