Stabalux Notice d'utilisation et descriptif technique

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Notice d'utilisation et descriptif technique
6.2 Calculs Justificatifs
6.2.1 Préambule
Les façades vitrées conçues avec le système de profilés STABA doivent, comme pour tout
autre système, être dimensionnées conformément aux normes en vigueur, notamment:
- la norme XP P28-004, en ce qui concerne les performances requises des façades rideaux;
- le DTU n°39 (NF P78-201), en ce qui concerne le choix et la mise en œuvre des ouvrages
de miroiterie vitrerie;
- les règles CM 66 (DTU P22-701), en ce qui concerne le calcul des constructions en acier;
- les règles NV65 et annexes (DTU P06-002), en ce qui concerne les actions du vent;
- les règles N84 modifiées 95 (DTU P06-006), en ce qui concerne les actions de la neige;
- la norme NF P06-001, en ce qui concerne les charges d’exploitation des bâtiments;
- la norme XP P08-302, en ce qui concerne la résistance aux chocs requise des murs
extérieurs;
- la norme NF P01-013, en ce qui concerne les charges sur éléments faisant office de gardecorps;
...
Les caractéristiques géométriques et mécaniques des profilés STABA sont reproduites dans
le tableau 6.2.2 ci-après, et peuvent servir à la rédaction des métrés et des calculs statiques.
Le choix définitif des profilés devra faire l’objet d’une note de calcul détaillée par un
ingénieur habilité. Cependant, l’adoption de quelques hypothèses sécurisantes et
simplificatrices nous permet de présenter ici une méthode de prédimensionnement à l’aide de
tableaux pour les cas courants. Les principes de calcul qui ont servi pour l’établissement de
ces tableaux sont reproduits en annexe de ce chapitre.
Il est à noter que les hypothèses prises pour calculer la pression du vent sont assez sensibles
aux variations dans la géométrie du bâtiment, et que les résultats du prédimensionnement
risquent de s’écarter du dimensionnement final pour toute configuration du bâtiment qui ne
correspond pas à l’un des cas exposés en annexe.
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6.2.2 Caractéristiques des Sections, Profils STABA :
Nom du P L Ep G A I y W y i y I z W z i z e z
Profil M mm m kg/ cm² cm4 cm3 cm cm4 cm3 cm cm
NR 5020 20 50 2 2,55 3,14 1,54 1,52 0,700 9,31 3,73 1,719 0,98
NR 5050 50 50 2 3,49 4,34 15,02 5,56 1,858 16,23 6,49 1,931 2,70
NR 5080 80 50 2 4,43 5,54 47,84 11,05 2,963 23,14 9,26 2,042 4,32
NR 5081 80 50 2 4,20 5,35 41,16 8,69 2,774 21,17 8,47 1,989 4,74
NR 50100 100 50 2 5,06 6,34 83,19 15,44 3,619 27,75 11,10 2,090 5,38
NR 6020 20 60 2 2,67 3,40 1,55 1,56 0,675 14,33 4,78 2,052 0,92
NR 6060 60 60 2 4,12 5,14 26,92 8,33 2,286 28,47 9,49 2,351 3,23
NR 6061 60 60 2 5,47 6,97 22,23 6,21 1,786 42,79 13,94 2,477 3,51
NR 6080 80 60 2 4,75 5,94 53,96 12,53 3,011 35,20 11,73 2,432 4,30
NR 60100 100 60 2 5,38 6,74 92,85 17,31 3,709 41,93 13,97 2,492 5,36
NR 60120 120 60 2 6,00 7,54 145,20 22,66 4,385 48,67 16,22 2,539 6,40
NR 60150T 150 60 2,5 10,07 12,83 370,32 47,04 5,372 32,41 10,80 1,590 7,87
SR 5040-2 40 50 2 4,43 4,37 8,69 4,21 1,410 12,34 4,94 1,680 2,06
SR 5090-2 90 50 2 5,00 6,37 64,93 13,14 3,193 23,87 9,55 1,936 4,94
SR 50150-3 150 50 3 10,25 13,06 349,53 42,82 5,173 54,13 21,65 2,036 8,16
SR 6040-2 40 60 2 3,74 4,77 10,14 4,93 1,458 18,96 6,32 1,994 2,06
SR 6060-2 60 60 2 4,37 5,57 26,81 8,30 2,194 25,70 8,56 2,148 3,23
SR 6090-2 90 60 2 5,31 6,77 72,75 14,80 3,278 35,79 11,93 2,299 4,91
SR 6090-4 90 60 4 10,10 12,86 129,15 26,54 3,169 63,83 21,28 2,228 4,86
SR 9090-3 90 60 3 10,09 12,85 131,25 28,64 3,196 131,25 28,64 3,196 4,42
SR 60140-2 140 60 2 6,88 8,77 219 28,78 4,997 52,61 17,54 2,449 7,61
SR 60140-4 140 60 4 13,24 16,85 400,79 53,07 4,876 95,25 31,75 2,377 7,55
SR 60180-5 180 60 5 19,55 24,91 940,15 97,48 6,143 144,9 48,31 2,412 9,64
T 5050 50 50 8 5,94 7,56 16,61 4,77 1,482 8,76 3,50 1,076 3,484
T 5080 80 50 8 7,82 9,96 63,48 12,02 2,525 8,89 3,56 0,945 5,28
T 6060 60 60 8 7,23 9,21 29,83 7,04 1,800 15,06 5,02 1,279 4,24
T 6090 90 60 8 9,11 11,60 93,89 15,51 2,850 15,10 5,03 1,140 2,95
T 60120 120 60 10 13,53 17,23 252,24 32,85 3,825 19,12 6,37 1,053 7,68
T 60120R 120 60 8/1
T 60180R 180 60
0
8/1
0
14,15 18,03 332,43 48,29 4,29 20,53 6,84 1,07 6,88
21,37 27,22 1165 126,07 6,542 27,02 9,00 0,996 8,76
P = Profondeur du profil G = Poids linéique W y , W z = Module d’inertie suivant axe y ou z
L = Largeur du profil A = Section du profil i y , i z = Rayon de giration suivant axe y ou z
Ep = Epaisseur de la paroi I y , I z = Inertie du profil
suivant axe y ou z
e z =
Distance du centre de gravité du
profil à l’extrémité intérieure
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6.2.3 Méthode de pré-dimensionnement des profils de façade
Les formules et diagrammes qui suivent, servent au pré-dimensionnement des montants et
des traverses de la façade.
Ils présupposent que:
- l'entraxe des montants est compris entre 0,80 m et 2,60 m
- l'entraxe des traverses (hauteur du vitrage) est compris entre 0,40 m et 2,50 m
- les traverses résistent aux charges verticales dues au poids propre du vitrage, ainsi
qu’aux pressions latérales dues aux efforts du vent
- les montants résistent principalement aux pressions latérales dues aux efforts du vent
- les charges latérales ponctuelles éventuelles (garde-corps, chocs...) ne sont pas prises en
compte.
(Attention : ces charges peuvent devenir dimensionnantes dans certains cas, et
notamment pour les bâtiments de faible hauteur)
Ces hypothèses, qui couvrent la majorité des cas courants, sont choisies uniquement pour le
pré-dimensionnement et n’excluent pas d’autres possibilités pour lesquelles nos services
spécialisés seraient heureux de vous répondre.
Le pré-dimensionnement s’effectue en trois étapes:
Etape 1: calcul de la pression du vent normal
Etape 2: choix du profil STABA pour le montant
Etape 3: choix du profil STABA pour la traverse
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6.2.3.1 ETAPE 1 : Calcul de la Pression du Vent Normal
La pression Q du vent normal, à utiliser pour le dimensionnement des montants d’une façade
sur un site donné, est calculée suivant les Règles NV65. La carte des régions du vent, extraite
des Règles, est reproduite ci-après. Le calcul de prédimensionnement proposé ici correspond
à la méthode simplifiée énoncée dans le NV65 RIII §2.9.
Pour calculer Q, on utilise la formule suivante:
Q = 0,01 x [46 + (0,7 x H)] x k r x k s x c t
où:
Q = pression du vent normal,
en kN/m²
H = hauteur du bâtiment,
en m
(dans le cas d’une façade partielle, on prendra pour H la valeur de la
différence de niveau entre le haut de la façade et le sol)
k r = coefficient de région, ayant pour valeur : Région I : 1.00
(voir la carte des régions du vent) Région II : 1.40
Région III : 1.80
k s = coefficient de site, en fonction de la région et de l’exposition du site
Région I Région II Région III
Site normal 1.00 1.00 1.00
Site exposé 1.35 1.30 1.25
Nota : site exposé : littoral, montagne, gorge...
c t =
coefficient de pression globale, ayant pour valeur:
corps de façade : 1.1
arêtes de façade : 1.3
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VENT - Carte des Régions, extrait des Règles NV65 :
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Vent – Définition des régions – Liste des départements (extrait du règlement NV 65)
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6.2.3.2 ETAPE 2 : Choix du profil STABA du montant
Les tableaux « MONTANTS » reproduits ci-après donnent les hauteurs maximales
admissibles pour la série de profils STABA utilisés comme montants, pour un entraxe de
montant et une pression du vent donnés. Ils couvrent une gamme de pressions du vent
variant de 0.5kN/m² (50daN/m²) à 1.2kN/m² (120daN/m²), suivant un pas de 0.1kN/m²
(10daN/m²).
Pour trouver le montant adapté, parmi les profils STABA :
Définir h m , la hauteur souhaitée du montant, mesurée entre points d’appui sur l’ossature
primaire, et l , l’entraxe souhaité du montant (portée de la traverse).
Choisir le type de profil STABA parmi les séries SR 50, SR 60 et T 50/60.
Trouver le groupe de tableaux « MONTANTS » ci-après qui correspond à la série de
profils souhaitée, et sélectionner parmi ces tableaux celui qui correspond à la pression
calculée à l’aide des formules énoncées en étape 1. (Pour une valeur intermédiaire de
pression, sélectionner le tableau de pression supérieure.)
Trouver le profil STABA dans le tableau correspondant, sur la courbe située directement
au-dessus de l’intersection des valeurs de la hauteur (h m ) et l’entraxe (l ) des montants.
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MONTANTS, Profils de la Série SR 60 :
PRESSION DU VENT 0,70 kN/m²
PRESSION DU VENT 0,60 kN/m²
10,00
11,00
Distance entre appuis des montants, en m
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
Distance entre appuis des montants, en m
10,00
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60
Entraxe des montants, en m
SR 60180-5 SR 60140-4 SR 60140-2 SR 6090-4
SR 6090-2 SR 6060-2 SR 6040-2
1,00
0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60
Entraxe des montants, en m
SR 60180-5 SR 60140-4 SR 60140-2 SR 6090-4
SR 6090-2 SR 6060-2 SR 6040-2
PRESSION DU VENT 0,50 kN/m²
PRESSION DU VENT 0,80 kN/m²
11,00
10,00
10,00
9,00
Distance entre appuis des montants, en m
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
Distance entre appuis des montants, en m
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
2,00
1,00
1,00
0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60
0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60
Entraxe des montants, en m
Entraxe des montants, en m
SR 60180-5 SR 60140-4 SR 60140-2 SR 6090-4
SR 60180-5 SR 60140-4 SR 60140-2 SR 6090-4
SR 6090-2 SR 6060-2 SR 6040-2
SR 6090-2 SR 6060-2 SR 6040-2
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6.2.3.3 ETAPE 3 : Choix du profil STABA de la traverse
Les tableaux « TRAVERSES » reproduits ci-après donnent les portées maximales
admissibles pour la série de profils STABA utilisés comme traverses, pour une hauteur de
panneau, une épaisseur de vitrage et une pression de vent données. Ils couvrent une gamme
de pressions du vent variant de 0.5kN/m² (50daN/m²) à 1.2kN/m² (120daN/m²), suivant un
pas de 0.1kN/m² (10daN/m²), et une gamme des épaisseurs de vitrage variant de 8mm total
(par exemple 4.12.4) à 16mm total (8.12.8), suivant un pas de 2mm. Dans ce qui suit, la
hauteur du panneau de vitrage a été limitée à une valeur maximale de 2,5m.
Avant de choisir la traverse et conformément aux recommandations des avis techniques, il
conviendra de vérifier que le poids du vitrage ne dépasse pas 200kg par panneau.
Pour trouver la traverse adaptée, parmi les profils STABA :
Définir h p , la hauteur souhaitée du panneau de vitrage, mesurée entre traverses
successives (à noter que h p ne doit pas dépasser 2,50m), et l , la portée souhaitée de la
traverse (entraxe des montants).
Choisir le type de profil STABA parmi les séries SR 50, SR 60 et T 50/60.
Déterminer l’épaisseur total du système de vitrage qui sera mis en oeuvre, en mm.
(épaisseur total d’un vitrage isolant = somme des épaisseurs de chaque feuille).
Trouver le groupe de tableaux « TRAVERSES » ci-après qui correspond à la série de
profils et à l’épaisseur du vitrage souhaitées, et sélectionner parmi ces tableaux celui qui
correspond à la pression du vent calculée à l’aide de la formule énoncée en étape 1.
(Pour une valeur intermédiaire de pression, sélectionner le tableau de pression
supérieure.)
Trouver le profil STABA dans le tableau correspondant, sur la courbe située directement
au dessus de l’intersection des valeurs de la hauteur du panneau du vitrage (h p ) et la
portée de la traverse (l ).
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Annexe 1 :
Nota à propos du calcul de la pression du vent :
La méthode simplifiée n’est valable que pour les constructions possédant les caractéristiques
suivantes :
bâtiment à base quadrangulaire, reposant directement sur le sol
hauteur inférieure ou égale à 28m
parois verticales planes, sans ouverture dominante
toiture unique à un ou deux versants plans inclinés au plus de 40° sur l’horizontale
construction située sur un terrain non accidenté
rapports de dimensions n’excédant pas les valeurs suivantes :
H
A
B
Avec :
0,25 H/A 2,5
B/A 0,4 si H/B 2,5
Attention: pour ce prédimensionnement, ni l’effet des dimensions du montant ou de la
traverse (§2.922, NV65), ni l’effet des actions dynamiques (§2.923, NV65) n’ont pas été pris
en compte.
Lors du dimensionnement définitif, ces effets devront être intégrés au calcul.
11/02/03 33

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Annexe 2 :
Nota à propos de l’établissement des tableaux « MONTANTS »
Pour l’établissement de ces tableaux, le montant est considéré comme une poutre sur deux
appuis articulés, et la charge est considérée uniformément répartie sur toute la portée. Les
paramètres suivants ont été pris en compte :
pression du vent normal (Q) : (suivant calcul, Etape 1)
flèche limite du montant, sous vent normal : h m /300
contrainte limite d’élasticité de l’acier du montant ( e) : 235 N/mm² (23.5 daN/m²)
module d’élasticité de Young (E) :
210 000 N/mm² (21E9 daN/m²)
La hauteur admissible du montant dépend de sa flèche maximale sous charges non pondérées
(état limite de service) ainsi que de sa contrainte maximale sous charges pondérées (état
limite ultime). C’est la valeur la plus défavorable qui figure dans le tableaux de
prédimensionnement.
Les formules utilisées pour l’établissement des courbes sont les suivantes :
Flèche du montant (à mi-portée) :
(5 Q l h m 4 )/(384 E I y ) h m /300
Contrainte maxi. dans le montant (à mi-portée) :
(1.75 Q l h m ²)/(8 W y ) e
où h m = hauteur du montant
l = entraxe des montants (portée de la traverse)
I y = inertie du profil, hors du plan de la façade (voir tableau 1.1)
W y = module d’inertie du profil, hors du plan de la façade (voir tableau 1.1)
Q, E, e sont définis précédemment
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Annexe 3 :
Nota à propos de l’établissement des tableaux « TRAVERSES » :
Pour l’établissement de ces tableaux, la traverse est considérée comme une poutre sur deux
appuis articulés. Les charges du vent et du poids propre de la traverse sont considérées
comme uniformément réparties sur toute la portée (l ), et le poids du vitrage est considéré
comme appliqué en deux charges concentrées situés à l /10 des appuis (position des cales
suivant DTU 39.1).
Les paramètres suivants ont été pris en compte :
pression du vent normal (Q) : (suivant calcul, Etape 1)
poids propre du vitrage (G)
0.025 kN/m² (2.5 daN/m²)
par mm d’épaisseur du vitrage
densité de l’acier
77 kN/m3
flèche limite de la traverse, hors du plan de la façade : l /300
flèche limite de la traverse, dans le plan de la façade : 4mm ( = jeu périphérique du
vitrage)
contrainte limite d’élasticité de l’acier du montant ( e ) : 235 N/mm² (23.5 daN/m²)
module d’élasticité de Young (E) :
210 000 N/mm² (21E9 daN/m²)
La portée admissible de la traverse dépend, d’une part, de sa flèche maximale dans le plan et
hors du plan du vitrage, mesurée sous charges non pondérées (état limite de service), et
d’autre part de sa contrainte maximale résultant des sollicitations dans les deux plans,
mesurée sous charges pondérées (état limite ultime). C’est la valeur la plus défavorable qui
figure dans le tableaux de prédimensionnement.
Les formules utilisées pour l’établissement des courbes sont les suivantes :
Flèche maxi de la traverse hors du plan de la façade, sous charges du vent :
(5 Q h p l 4 )/(384 E I y ) l /300
Flèche maxi de la traverse dans le plan de la façade, sous poids du vitrage et de la traverse :
(74 G h p l 4 )/(12000 E I z ) + (385 A l 4 )/(384 E I z ) 4mm
Contrainte maxi dans la traverse, sous charges combinées du vent et du poids
vitrage/traverse :
e
où = verticale + latérale
et verticale = ( l 2 / 3Z z ) x ( (G h p /5 ) + ( 77 A/2) )
latérale = ( 7 Q h p l ² )/( 24 Z y )
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Dans les formules précédentes :
h p = hauteur du panneau de vitrage
l = portée de la traverse (entraxe des montants)
A = section de la traverse (voir tableau 1.1)
I y = inertie du profil, hors du plan de la façade (voir tableau 1.1)
I z = inertie du profil, dans le plan de la façade (voir tableau 1.1)
W y = module d’inertie du profil, hors du plan de la façade (voir tableau 1.1)
W z = module d’inertie du profil, dans le plan de la façade (voir tableau 1.1)
Q, G, E, e sont définis précédemment
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