À travers la plaine achille - ifb 42 · eurocode 5 bois massif c27 section ... freelem nous permet...

Concours Inter Foret-Bois - 6 Mars 2015 - Groupe 28

À travers la plaine Achille


Cité du design

Le Fil

Palais des spectacles

ParcLe Flore

+ insertion

Nous avons repris le language industriel présent à Saint étienne, que l’on retrouve notamment au niveau de la cité du design et de l’observatoire situés tout près.

La passerelle crée un lien entre la manufacture d’armes et la plaine Achille, situés de part et d’autre de la voie ferrée. Elle met en relation les endroits stratégiques du site : la cité du design - le fil - le parc - le palais des spectacles.Son parcours en zig-zag ,laisse de la place aux nouvelles constructions prévues dans le plan guide.

Nous avons fait le choix de ne pas conserver la passerelle existante. La nouvelle passerelle s’insère plus largement dans son contexte urbain et dialogue avec lui.


+ concept

Le programmeLa passerelle est constituée de 5 travées toutes identiques, en structure bois triangulée.

A l’intérieur, plusieurs niveaux sont créés pour séparer les vitesses de déplacement (vélo, piétons et PMR).

Cette différence de hauteur permet aussi de s’asseoir et de profiter de la vue. Le piéton n’a pas la même perception du paysage de part et d’autre : à droite sa vue n’est pas obstruée par le garde corps

La penteL'accessibilité aux PMR est assurée par un plancher au dessin souple, dont les lattes gravitent pour créer des pentes à 6% et des paliers de repos à l'intérieur du treillis, lui-même incliné à 5%.

41m

pente 6% palier 1,5m pente 5%

Le modulestandard et reproductible à l’infini, il sert à la traversée


Passerelles reproductibles

La passerelle se compose d’un module fixe et répété, facilement reproductible en usine et de piles variables et adaptables aux spécificités du site en terme de programme et de topographie. Grâce à ce principe, le concept de notre passerelle peut être réutilisé pour les futurs franchissements prévus tout le long de la voie ferrée dans le projet à long terme.

schéma plaine Achille 2040

Charnières programatiques uniques

Les articulations entre les travées ont chacune leur particularité et sont l’occasion d’usages variés. Elles font le lien avec le paysage urbain proche (accès) ou lointain (vues). Elles ont également un rôle structurel.

module

angle variant


Assemblage treillis

+ système d’assemblage de noeud de treillis par goussets brochées BSB ®+ assemblage discret

Garde corps

+ le garde corps en tôle déployée est fixé sur la structure, soit sur toute la hauteur à l’extérieur pour protéger le promeneur du vent au-dessus de la voie ferrée notamment- (coupe 1), soit à l’intérieur sur seulement 1,20m (dessin 2), il ménage alors des vues sur le lointain

Articulation+ entre une travée et le haut d’une pile

Appui simple + entre le bas d’une travée et une pile

+ détails

1 2coupe du garde corps extérieur

face du garde corps intérieur


+ matériaux

DouglasStructurel

+ résineux + bois de la région de la Loire+ durable aux champi-gnons lignivores+ bois durable dans une situation où l’humidité est supérieure à 20% (classe de risque 3)

Tôle en acier galvaniséToiture

+ permet de protéger les passants des intem-péries+ protège le bois pour une passerelle plus du-rable

Tôle déployéeGarde corps

+ transparence différente selon l’angle+ effet de lumière nuit/jour+ sentiment d’être plus ou moins protégé selon la hauteur du garde corps+ acier pour un garde corps solide

Douglas striéPlancher

+ anti-dérapant pour les periodes de gel et verglas

+ perpendiculaire au sens de la marche

volume sur pied par région forestière nationale de douglas (m3/km2)

200 - 4500 100 - 200 50 - 100 10 - 50

Métal/Bois - Bois/MétalLe module de franchissement est une structure treillis en bois habillée de métal déployé ; par un habile renversement, les piles sont constituées d'une structure métallique habillée de lattes de douglas. L'habillage des piles crée des volumes qui permettent au promeneur de jouer, se cacher, escalader. Il est fixé sur la structure avec un décalage par rapport au sol, pour isoler de bois de l'humidité.

Choix du DouglasLe Douglas présente des qualités naturelles de durabilité et de résistance mécanique. Son module d’élasticité est supérieur à celui des autres résineux. De plus, il est très présent dans la région de Saint-Etienne. Cela permettra d’utiliser des ressources locales. Nous choisirons un bois «éco-certifié» selon le référentiel PEFC, garantissant qu’il est issue d’une forêt gérée durablement.


+ dimensionnement d’une travée

+ Chargement

+ Calculs avec «Freelem»

+ Efforts dans les barres

+ Géométrie

+ Appuis

+ Matériau

z

x

4.44

m

41m

1 2 3 4 5 6 7 89

1011121314151617

2.29° (pente 4%)

z

x

4.44

m

41m

1 2 3 4 5 6 7 89

1011121314151617

2.29° (pente 4%)

barres en compression

barres en traction

Nous nous intéressons dans un premier temps au dimensionnement des cinq travées. Cela nous permettra par la suite de dimensionner les piles.

Nous ferons des essais avec du bois massif (résineux de classe C27) et du lamellé collé (homogène de classe GLh28), afin de choisir entre les deux matériaux. Les poutres sont à section rectangulaire pleine.

Nous considérons les charges suivantes : - charges permanentes G (poids propre de la structure bois, tôle acier de couverture, plancher bois, garde-corps en acier déployé) - charges d’exploitation Q (450kg/m² pour une passerelle piétonne) - charge de neige S (zone 2A pour Saint-Etienne, avec majoration par l’altitude) - il faudra par la suite considérer aussi les charges dues au vent W

Nous choisissons d’avoir un treillis isostatique car cela permet au bois, qui est sensible aux variations de température et à l’humidité, de travailler. Une étude d’isostaticité (2n-b=2x17-31=3) nous permet de déterminer la nature des appuis aux extrémités de la travée. D’un côté, nous aurons un appui simple, et de l’autre, une articulation.

Nous avons choisi de modéliser la structure avec le logiciel «freelem». Nous pouvons considérer plusieurs cas de chergement (ELS, ELU).

La flèche maximale (obtenue au noeud 5) est quasiment identique entre le bois massif et le lamellé collé. Ce calcul ne nous permet pas de choisir entre les deux matériaux. Nous devrons vérifier d’autres critères comme les contraintes admissibles, ou le fluage.

Les membrures supérieures et inférieures sont plus sollicitées que les diagonales. Nous pourrons donc choisir de réduire la section des poutres diagonales.

z

x

4.44

m

41m

1 2 3 4 5 6 7 89

1011121314151617

2.29° (pente 4%)

z

x

4.44

m41m

1 2 3 4 5 6 7 89

1011121314151617

2.29° (pente 4%)

barres en compression

barres en traction


33%

24%

58%64%

cisaillement (selon z)rapport contrainte maximum calculée avec chargement ELU / contrainte admissible selon Eurocode 5

bois massif C27

section 100x200mm

lamellé collé GL28h

section 100x200mm

section 200x300mm

section 200x300mm

276%

83%

215%

76%

flèche instantanée (selon z)rapport �èche maximum calculée avec chargement ELS/ �èche admissible selon Eurocode 5

bois massif C27

section 100x200mm


section 100x200mm

section 200x300mm

section 200x300mm

283%

92%

219%

83%

flèche totale (selon z)rapport �èche maximum calculée avec chargement ELS(�èche instantanée + �èche de �uage due aux charges permanentes)/ �èche admissible selon Eurocode 5

bois massif C27

section 100x200mm


section 100x200mm

section 200x300mm

section 200x300mm

59%

28%

113%

83%

flexion simple (selon y)rapport contrainte maximum calculée avec chargement ELU / contrainte admissible selon Eurocode 5

bois massif C27

section 100x200mm


section 100x200mm

section 200x300mm

section 200x300mm

65%

39%

117%

88%

Von Mises rapport contrainte de Von Mises maximum calculée avec chargement ELU/ limite d’élasticité

bois massif C27

section 100x200mm


section 100x200mm

section 200x300mm

section 200x300mm

+ Vérification des ELU (Etats Limites Ultimes) - étude des contraintes

+ Vérification des ELS (Etats Limites de Service) - étude des déformations

+Vérification de la plasticité

Le cas de chargement considéré est le suivant : G + Q + 0.5 S.Freelem nous permet d’obtenir la valeur des contraintes dans chaque barre. Nous comparons la valeur maximale à la valeur admissible donnée par l’eurocode 5.

Le bois massif est beaucoup plus performant que le lamellé collé, à la fois en cisaillement qu’en flexion simple. Même avec une section de 100x200mm, la contrainte axiale reste inférieure à la contrainte admissible.

Le cas de chargement considéré est le suivant : 1.35 G + 1.5 S.Freelem nous permet d’obtenir la valeur de la flèche instantanée dans chaque barre. Nous comparons la valeur maximale à la valeur admissible donnée par l’eurocode 5. La flèche totale est calculée comme étant la somme de la flèche instantanée et de la flèche de fluage.

Ces résultats nous permettent d’éliminer définitivement les sections de 100x200mm. Pour les ELS, le lamellé collé a un meilleur comportement que le bois massif contrairement au cas des ELU.

Le bois massif vérifie plus largement le critère de Von Mises que le lamellé collé.

Nous opterons donc plutôt pour du bois massif, qui rend la structure plus performante vis-à-vis des contraintes et de la plasticité.

La section de 200x300mm devra toutefois être revue, les sections standardisées pour du bois massif ne dépassant pas 250x250mm. Il ne sera pas non plus possible de réaliser les travées de 41m d’un seul tenant avec du bois massif. Plusieurs travées devront être assemblées.


+ ambiance

Pile du petit escalier

Pile du grand escalier

Pile du belvédère

Talus habité


+ bibliographie

+ sitographie

+ références

Esthétique

+ Høse Bridge / Rintala Eggertsson Architects+ exemple d’application du garde corps en tole déployée+ effet de transparence qui révèle la structure du pont+ http://www.archdaily.com/415720/hose-bridge-rintala-eggertsson-architects/

Programme

+ Lillefjord Rest area & footbridge / Pushak+ exemple d’un pont qui se transforme en banc+ http://www.archdaily.com/14011/lillefjord-rest-area-footbridge-pushak/

http://www.france-douglas.com/

http://www7.inra.fr/dryade/les_essences_forestieres/le_douglas

http://www.cndb.org/live/produits_et_materiaux/bois_de_structure/bois_massifs_structuraux.pdf

http://www.freelem.com/index.html

STUDER M. A., FREY F., Introduction à l’analyse des structures, 1997, presses polytechniques et universitaires romandes

SYLVIE PETETIN, OTUA, Ouvrage métalliques, Bulletin n°4, 2005, MIO

HERZOG T., VOLZ M., NATTERER J. Construire en bois 2, 1991, presses polytechniques et uni-versitaires romandes

Structure

+ Neumattbrücke Burgdorf / Arn + Partner AG+ exemple de pont en treillis bois+ https://ingenta.ch/fr/reference/neumattbr-cke-burgdorf

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Documents