Les cadres à étages et à travées multiples
Le même principe a été adopté dans le gratte-ciel Pirelli à Milan. Dans ce cas aussi, les piliers sont reliés entre eux par des poutres horizontales qui ont la fonction de diminuer les excentricités des efforts dans les éléments verticaux. Tant pour les piliers que pour les poutres de liaison, les dimensions ont été choisies de façon à limiter les efforts de traction qui doivent être repris par l’armature métallique. Cette solution structurale est fréquemment utilisée dans la construction des bâtiments d’une certaine hauteur, aussi bien métalliques qu’en béton armé. On dispose souvent une structure en cadre sur le périmètre, à laquelle s’ajoute une structure en treillis plus rigide, disposée dans la partie centrale de l’édifice (noyau). Les deux éléments de la structure reprennent chacun une partie des charges horizontales, de façon proportionnelle à leur rigidité. Une solution de ce type est représentée à la p. 150 en bas.
Les poutres Vierendeel 1640
De la même façon qu’une série de cadres sur plusieurs étages est en mesure de reprendre des poussées horizontales, une structure analogue, disposée dans le sens horizontal pour former une poutraison, est en mesure de reprendre des charges verticales. C’est le principe des poutres Vierendeel, appelées ainsi en souvenir de l’ingénieur belge qui les inventa vers la fin du XIXe siècle. Ces poutres, semblables à des treillis en N sans diagonales, présentent en réalité des sollicitations bien plus complexes et beaucoup plus intenses. A l’intérieur des divers éléments se produisent en effet des efforts de traction et de compression, avec des excentricités importantes. Il faut noter que ces structures, pour pouvoir fonctionner correctement, doivent avoir des montants encastrés dans les membrures, au contraire des treillis. Comme le montre le schéma ci-contre, un effort de compression incliné par rapport à l’élément se produit dans la membrure supérieure d’une poutre simple. Les efforts exercés par les montants dévient la compression de la membrure, de façon similaire à ce qui se passe dans les piliers d’une structure à cadres superposés.
Gratte-ciel Pirelli à Milan, 1956, arch. G. Ponti, A. Fornaroli, A. Rosselli, G. Valtolina, E. Dall’Orto, ing. P.L. Nervi
Efforts dans les éléments d’une poutre Vierendeel (compression dans la membrure supérieure et traction dans la membrure inférieure, avec les excentricités relatives
Pont sur l’Escaut, France, 1904, ing. A. Vierendeel
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