Structure

● 2.2. Les poteaux

Les H et les profils creux, ronds ou carrés, sont les produits sidérurgiques les mieux adaptés pour réaliser un poteau.

En effet, le flambement d'un profil variant suivant la direction du plan de flambement, le dimensionnement des poteaux est conduit par la plus petite valeur de résistance.
En raison de ce critère, les sections de poteaux à moment d'inertie égaux sont les plus performants et les plus économiques.

L'utilisation de poteaux de type IPE ou PRS est toutefois possible sous réserve de la mise en place d'un maintien contre le flambement exécuté dans la direction de la plus faible inertie.

Les poteaux d'une ossature métallique sont destinés à transmettre les charges verticales d'un plancher à l'autre vers l'infrastructure ou les fondations et sont soumis à des contraintes axiales.
Certains sont amenés à participer au contreventement et à la reprise des charges horizontales.
En général, un cheminement court pour la transmission des charges vers le sol grâce à la réduction du nombre d'éléments de construction contribue à une conception optimisée de l'ossature. La position des poteaux est donc très déterminante pour le système porteur et l'ensemble de l'ouvrage.

2 Ossature poteaux-poutres
 2.1 Conception des structures
 2.2 Les poteaux
  • Descentes de charges
  • Liaison au niveau des poteaux
 2.3 Les poutres
 2.4 Les assemblages
 2.5 La stabilité
 2.6 Le plancher

1 Principes généraux de conception
3 Schéma unifilaire

Descentes de charges

La détermination de la charge totale maximale qui sollicite un poteau s'obtient en cumulant l'ensemble des charges apportées par les zones de plancher situées au-dessus du niveau considéré, à l'aplomb du poteau depuis le haut vers le bas. Pour avoir un ordre de grandeur de dimensionnement, nous vous présentons une méthode simplifiée.

A chaque niveau de plancher, on affecte une surface de plancher dont les charges sont reportées sur le poteau.
Cette surface est définie selon deux directions orthogonales, le plus souvent le sens des files porteuses d'une part et le sens perpendiculaire d'autre part (solives, prédalles, bacs métalliques, ...) ; elle est donc le produit de deux longueurs mesurées par rapport à l'écartement des poteaux.
La surface portée par le poteau est ensuite multipliée par des poids surfaciques dépendant de la nature des charges et de la destination du bâtiment (charges d'exploitation, poids propre).
Cette opération est renouvelée pour tous les niveaux placées au-dessus de la section considérée afin d'obtenir le cumul des charges arrivant sur la fondation.

Dégressivité des profils
Sur la hauteur d'un bâtiment, les charges exercées sur le poteau augmentent du haut vers le bas. Cet accroissement des charges peut être compensé par une adaptation des caractéristiques du profil (dimensions et épaisseurs) pour exploiter pleinement ses capacités portantes.
Les laminés et les profils tubulaires ou en caisson offrent cette souplesse par le changement des nuances d'acier ou la variété des séries.

Liaison au niveau des poteaux

Pieds de poteaux
La transmission des efforts des poteaux vers les fondations doit être correctement assurée. Pour que les efforts concentrés dans de petites sections soient répartis sur la surface d'appui, on utilise des plaques d'assise. La pression ainsi exercée sur le béton ne dépasse pas les limites des contraintes admissibles. Les poteaux ne transmettant pas de moments de flexion aux fondations sont dits pendulaires. Ils sont ancrés à l'aide de boulons d'ancrages légers traversant la plaque d'assise.

Afin de limiter le risque de corrosion, il convient de placer le pied de poteau au-dessus du niveau du sol extérieur fini. Selon la nature de l'assemblage à réaliser, on distingue :

• Articulation
C'est le type d'assemblage utilisé de préférence pour les constructions courantes de bâtiments d'habitation.

Plusieurs techniques existent pour réaliser une articulation.

L'exemple suivant comporte une plaque d'extrémité et une plaque d'assise. Cette dernière ne doit pas s'opposer aux déformations dues à l'articulation.

Exemple de pied de poteau articulé platine d'extrémité et plaque d'assise

coupe AA et coupe BB

1 - Poteau HEA
2 - Plancher RdC
3 - Platine d'extrémité
4 - Tige d'ancrage
5 - Plaque d'assise

Vue en plan

1. La plaque d'assise est mise en place avec les tiges d'ancrage filetées au moment du coulage du béton.
2. La charpente est dressée puis boulonnée après durcissement du béton.
Le coulage étant effectué, l'avantage d'une telle technique de pré-scellement est d'exploiter la rapidité de montage d'une charpente métallique. En revanche, il est indispensable d'être précis lors de la pose de la plaque d'assise.
Un réglage de la structure est toujours possible en perçant des trous au double du diamètre des boulons.

Encastrement
Les tiges filetées sont mises en place au moment du coulage du béton.
Le poteau est mis en place avec sa plaque d'assise équipée de quatre percements tous placés à l'extérieur de l'emprise du poteau.
La plaque doit être d'épaisseur suffisante. Une variante consiste à placer des raidisseurs mais la première solution est globalement plus économique : plus de matière, moins de travail en atelier.

Exemple de pied de poteau encastré

Les tolérances de construction étant différentes entre les matériaux, un écart de 3 à 5 cm est maintenu entre la face supérieure des fondations et la face inférieure de la plaque d'assise. Au cours du montage, le poteau est posé sur des cales et des coins permettant de régler ultérieurement sa position. Après ce réglage, un béton de qualité est coulé dans l'intervalle et les cales sont retirées dès sa prise.

• Jonction de poteaux
Dans une construction multi-étagée, les poteaux sont réalisés en plusieurs tronçons. Le joint de poteaux désigne l'assemblage reliant bout à bout deux tronçons.

Joint de poteaux par platine d'extrémité
Le joint peut être disposé à une vingtaine de centimètres au-dessus du niveau brut de la dalle afin d'en améliorer son accessibilité et le confort de travail sur le chantier.

Autres méthodes de jonction de poteaux

           1 2 3

1 - Tronçons soudés
2 - Bout à bout joint par plaques boulonnées
3 - Raidisseurs et plaques d'about (croisement de poutre et de poteaux)

Les éléments de poteaux peuvent représenter une ou deux hauteurs d'étages. Selon le projet, le recours à des tronçons de grande longueur permet d'améliorer la productivité du chantier.

Joint de poteaux par platine d'extrémité

Poteau de deux hauteurs d'étage

2 Ossature poteaux-poutres
 2.1 Conception des structures
 2.2 Les poteaux
  • Descentes de charges
  • Liaison au niveau des poteaux
 2.3 Les poutres
 2.4 Les assemblages
 2.5 La stabilité
 2.6 Le plancher

1 Principes généraux de conception
3 Schéma unifilaire