Les schémas structurels des immeubles de grande hauteur

Abstract

Un des objectifs de ce rapport est de constituer un état de l'art sur les systèmes structurels de bâtiment de grande hauteur. Un des enjeux majeurs pour ce type de construction est la reprise des efforts latéraux, de vent notamment. Au fil des constructions, plusieurs catégories de schémas structurels ont été répertoriés par des auteurs. Sur la base de recherches bibliographiques, il s'agit de présenter ces catégories et d'en expliquer le fonctionnement.\\

Le second objectif de ce travail est d'étudier le comportement de bâtiments de 150 m, 225 m et 300 m de hauteur soumis au vent. Le canevas architectural prédéfini constitue en soi un schéma structurel intéressant pour des immeubles de grande hauteur. Les deux noyaux couplés fonctionnent comme une poutre Vierendeel encastrée libre. Une approche théorique des déformations d'une telle structure dans un cas général permet de mettre au point une routine MatLab pour calculer les déplacements horizontaux dans le but de pouvoir séparer les différentes contributions à la déformée donnée par un logiciel de calcul comme OSSA2D. L'application aux bâtiments de grande hauteur à l'étude montre que la quasi totalité des déplacements au sommet est due à de la flexion.\\

Après avoir déterminé selon la méthode de l'EN1991-1-4 les efforts de vents agissant sur la façade, les bâtiments de grande hauteur sont modélisés dans OSSA2D. La vérification du critère de flèche au sommet du bâtiment met rapidement en lumière les limites du système structurel de noyaux couplés en Vierendeel. Les structures doivent être raidies au moyen d'outriggers. Leur emplacement, leur nombre et la raideur axiale des colonnes et des outriggers influent sur l'efficacité du système. Le cas d'application du bâtiment de 300 m de hauteur montre la limite du système noyau et outriggers pour le plan d'étage considéré.