] tude exp6rimentale d'une facade

r6alis6e en panneaux porteurs pr6fabriqu6s

J. F. JULLIEN, J. C. CUBAUD, E. ADJIMAN ~

R~SUM~

Cette ~tude donne la distribution et la valeur des contraintes clans un panneau porteur pr~fabriqu6 et sur la fa;ade r6alis~e par assemblage de ces panneaux. Le comportement m4canique d'un ~l~ment est semblable ~ celui d'une plaque perforce charg6e dans son plan moyen. Les 6tudes compar~es des diff~rentes fa;ades obtenues en faisant varlet les liaisons verticales entre panneaux montrent que la solution rendant possible la prefabrication avec joints verticaux libres est une solution coh~irente puisqu'elle permet une meilleure utilisation du mat~riau b~ton qui est com- prim~ au lieu d'etre fl~chi.

La technique exp~rimentale utilis~e est la photo61asticim~trie sur maquette.

I . - - I N T R O D U C T I O N

Le projet de t'H6tel de Ville de Marseil le est 6tudi~ par l '~quipe d 'Archi tectes du Cabinet Delta et pa r le bu reau d '~ tudes OTEM, filiale de I'O.T.H. Ce projet c o m p r e n d trois n iveaux de sous-sol et des b~timents de bu reaux variant de 4 ~ 7 6tages.

Les trois sous-sol (parcs de s tat ionnement) sont compos~s d ' u n e s t ructure du type poteaux-pout res avec une t rame c a r r i e de 7,20 m. La fagade est const i tu te de panneaux por teurs pr4fabr iqu4s utili- sant un module de 0,90 m.

Le ter ra in naturel ~tant en pente , les rez-de- chauss~e sur por t iques se t rouvent ~ des n iveaux tr~s variables.

L'414vation d ' une fagade est donc la suivante :

- - des n iveaux bas de b u r e a u x constitu4s pa r des panneaux por teurs avec un module de 0,90 m;

(*) D~par tement G~nie Civil et Urbanisme, Institut National des Sciences Appliqu~es de Lyon, O m n i u m Technique M~diterran~en de Marseille, France.

- - u n rez-de-chauss6e de por t iques avec une t rame de 7,20 m;

- - aux n iveaux sup4r ieurs , de nouveau des pan- neaux pr4fabr iqu6s po r t eu r s modul~s sur 0,90 m.

Un exemple est donn~ figures la et lb .

La superpos i t ion de modules por teurs de 0,90 m sur une t rame de 7,20 m, imp4ratif architectural, a conduit l ' 4qu ipe de concept ion ~ util iser la votite. Cette rou te ~tant d 'a i l leurs un rappe l d ' une par t ie de l ' ancien H6tel de Ville conserve . Cependant , Ies calculs ex~cut6s suivant Ies th6ories classiques de la r~sistance des mat~r iaux ne permet ten t pas de j uge r Ie compor tement exact de cette fagade et, partant, ne conduisent pas ~ une utilisation ~conomique des mat~riaux.

Le p rob l~me du compor t emen t de cette fagade a ~t~ soumis au D 4pa r t e me n t du G~nie Civil et Urba- nisme de I'I.N.S.A. de Lyon disposant de laboratoi res d 'essais et d 'o rd ina teurs .

I I . - - E T U D E P R E A L A B L E

Le p rob l~me pos~ est la d~terminat ion de la distri- but ion et de la va leur des efforts auxquels sont sou- mis les ~14ments, compte tenu des diff~rents 4tats de charges possibles.

Th~oriquement , le p r o b l ~ m e << p a n n e a u seul >>

est soluble par la m4thode des 414ments finis mais le p rob l~me << fagade ~ soluble 4ga lement pa r cette m~thode est t rop impor tan t m~me p o u r un ordina- teur de tr~s grosse puissance.

Le choix s 'es t donc port4 sur une m~thode exp~ri- mentale : la photo4Iasticim4trie sur maquette.

283

V O L 3 - - N ~ 1 7 - - 1 9 7 0 - - M A T E ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

O00~O00d)O00~O00~O00 000[]000]000]00000000000 O00C~O00000000000000 O00EIOOOO~OOOOOOOOOOOOOO~OE 0 0 0 0 000000 000[ ]00000000000000000000[ 0 0 0 0000000

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Fig. la . ~ Exemple de faCade.

Fig. lb . w Panneau porteur pr6fabriqu6 type.

3.59

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4 0.40 i

284

Fig. 2a. ~ Moule du panneau seul. Fig. 2b. - - Moule d'tm ~l~ment de facade.

I I L - - M E T H O D E S E X P ~ . R I M E N T A L E S

111-1. M o d 6 l e s a d o p t 6 s

Deux modu le s sont re tenus :

Le p r e m i e r m o d u l e r e p r 6 s e n t e d e u x p a n n e a u x supe rpos6s . I1 est utilis6 p o u r d 6 t e r m i n e r les con- t raintes dans un p a n n e a u et les contra intes h la jonct ion hor izonta le d e d e u x p a n n e a u x pr6fabr iqu6s .

Deux cas d e c h a r g e s sont utilis6s :

C h a r g e uni form6ment r6pa r t i e qui s imule I ' inci- d e n c e sur le p a n n e a u des c h a r g e s p r o v e n a n t d e s p a n n e a u x s u p 6 r i e u r s et de s da l l e s -p lanchers .

C h a r g e concent r6e , ca r ~ la pa r t i e ' s up6 r i eu re d e l '6dif ice cer ta ins p a n n e a u x saillants t ransmet tent les cha rge s p a r I ' i n te rm6dia i re de poteaux.

Le deux i~me m o d u l e est cha rg6 d e r e p r 6 s e n t e r les l iaisons en t re p a n n e a u x p r6 fab r iqu6s et en t re ces p a n n e a u x et la ga l e r i e . I1 est consti tu6 p a r qua t r e n iveaux dont un n iveau d e por t iques . Toutes les l iaisons hor izonta les en t re les p a n n e a u x et en t re les panneaux et la ga le r ie , darts le p ro to type , sont assu- r6es p a r c l ave tage b6ton. Elles sont r e p r 6 s e n t 6 e s sur le modu le p a r continuit6 d e la mati~re.

Pour pe rme t t r e , en fin de cet te 6tude de choisir , ou non, la p r6fabr ica t ion avec joints ve r t i caux l ib re s (6tanch6it6 a s su r6e p a r b o u r r a g e 6Iast ique) c o m m e p r o c 6 d 6 d e r6al isat ion d e cet te fagade, trois cas d e l iaisons ve r t i ca les sont envisag6s . Dans un p r e m i e r temps, la s t ruc ture est s u p p o s 6 e monol i th ique (ou p r6 fab r iqu6e sans joints ve r t i caux l ibres) . Dans un s e c o n d temps, Ia s t ruc ture c o m p o r t e des l iaisons ver t i ca les su r la hau teu r d ' 6 t a g e imm6dia t emen t au- dessus d e la g a l e r i e (fagade semi-monol i th ique) .

J.-F. JULLIEN - - J.-C. C U B A U D -- E. A D J I M A N

Fig. 3. - - Sch6ma repr6sentatif de la r6partition des contraintes en un point.

Dans un t ro is i~me temps , ta s t ruc ture est c o m p o s 6 e d '616ments ~ joints l i b r e s ou p r6 fab r iqu6s ~ joints ve r t i caux l ibres .

I I I - 2 . M a t d r i a u x e t f a b r i c a t i o n d e s m a q u e t t e s

Les mod6 ie s ont 10 m m d '6pa i s seu r . Ils sont obtenus p a r cou lage ~ froid d ' A r a l d i t e D. Les moules (fig.12a, 2b) sont consti tu6s d e pi@ces de caoutchouc qui a b s o r b e n t le re t ra i t dtl ~ Ia po lym6r i sa t ion d e la r6sine.

Fig. 4. ~ Dispositif exp6rimental, Polarlscope, syst~me de chargement.

285

V O L . 3 - - N ~ 1 7 - - ' 1 9 7 0 - - M A T ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

Isoclines Isostatiques

Fig. 5 . - Panneau seul soumis b une charge uni form6ment r6partie.

Un sys tSme d e r e f ro id i s s emen t p e r m e t d e main- ten i r l ' e n s e m b l e ~ une t e m p 6 r a t u r e suff isamment b a s s e afin d ' 6v i t e r les contra in tes d ' o r i g i n e ther - mique .

La constante photo61ast ique du mat6r iau est d6 te r - min6e p a r la m e s u r e d e l ' o r d r e d e f r ange au c e n t r e d ' u n d i sque cha rg6 d i am6t ra l emen t en compress ion . Cet te constante 6voluant 16gOrement au cours du temps , ce d i sque est sous contra in te p e n d a n t route la d u r 6 e des m e s u r e s su r la maque t t e et p e r m e t ainsi d e faire les co r r ec t ions dues au f luage d u mat6riau.

La va teu r d e f r ange du mat6r iau d6 t e rmi n6e l ' a ide d ' un d i sque est donn6e p a r la r e l a t i o n :

4P s ~Dn

P : effort de c o m p r e s s i o n app l iqu6 au d isque ,

D : d iam~t re du d i sque ,

n : o r d r e d e f range au c e n t r e du d i sque .

0,605_< f<0,639 d a N / m m / o r d r e d e f range.

III-3. D 6 p o u i l l e m e n t d e s m e s u r e s

La photo61ast icim6trie p e r m e t ~ pa r t i r de la m e s u r e en un point de la d i rec t ion d e s con t ra in tes p r i nc ipa l e s donn6e p a r la va l eu r d e l ' i soc l ine et d e la d i f f6rence des contra intes p r i nc ipa l e s d o n n 6 e p a r l ' o r d r e d e l ' i sochromat ique d ' o b t e n i r le t e n s e u r des cont ra in tes au po in t consid6r6.

Les e x p r e s s i o n s pe rme t t a n t d ' o b t e n i r les t e r m e s d e ce t e n se u r sont les su ivantes (fig. 3) :

Contraintes tangent ie l les :

1 "~xy = ~ (zz--z2) sin 2~.

286

Fig. 6 . - Panneau soul soumis ~ une charge uniform~ment rdpartie. Isochromatiques.

Contraintes vert icales $ par t i r de :

z y ~ "~xy ay + ax - O.

Contraintes horizontales :

zx = zy--(<;1--~2) cos 2~.

Le hombre de points 6rant trbs important, les calculs s 'effectuent ~ l 'a ide d ' u n ord ina teur IBM 1130.

Le long des axes de sym6tr ie ver t icaux et hori- zontaux, les 6quations de Maxwell Lame sont utilis6es �9

as1 p2

avec as 1 : l ongueu r curvi l igne de l ' isostatique sup- portant ~r

P2 : rayon de cou rbu re de l ' isostatique pe r - pendicula i re .

I V . - - I ~ S U L T A T S E X P ~ . R I M E N T A U X

L'ensemble du dispositif exp6r imenta l est r epr6- sent6 figure 4. Afin qu' i ls soient d i rec tement exploi- tables les r6sultats ont 6t6 extrapol6s au cas de panneaux en vraie g r a n d e u r suppor tan t une charge arbi t ra i re de 10 KN.

I V - 1 . l~.tude d u p a n n e a u s e u l s o u m i s ~t u n e c h a r g e u n i f o r m d m e n t r 6 p a r t i e

Le mod~Ie est r6alis6 ~ l '6chel le 1/17,6 sur la longueur avec une distorsion sur l ' 6pa isseur (6chelle 1/40) e t e s t charg6 uni form6ment ~ sa pat t ie sup6- r ieure avec un effort de 185,4 daN.

J.-F. J U L L I E N - - J.-C. C U B A U D - - E. A D J l M A N

Qualitativement, ~ l ' a ide du trac6 des isostatiques (fig. 5) et du re lev6 des i sochromat iques (fig. 6) on r emarque que :

- - l a charge uniforme se concent re dans les poteaux et r e d o n n e une r6part i t ion de charge qui est s ens ib lemen t uni forme ~ la base du panneau ,

- - des contraintes de traction lat6rales apparais- sent et semblen t 6tre maximales au sommet et ~ la base de chaque ouver ture ,

- - les poteaux ex t r6mes sont soumis ~ u n e 16g~re flexion compos6e.

Quanti ta t ivement (fig. 7). Si l 'on p r e n d comme 616merit de compara ison la

contrainte m o y e n n e de compress ion ~;r moy. ~ la base du p a n n e a u sup6 r i e u r et si on n6gl ige le poids propre , il faut rioter que :

- - l a contrainte de compress ion A la base du pa nne a u var ie de 0,7 zr moy. ~ 1,6 % moy.

- - la contrainte de traction lat6rale ~ la base du pa nne a u atteint au max imum en va leur absolue 0,1 zr moy.

- - A la base des ouver tures , la contrainte maximale de traction est de 1,2 % moy. en va leur absolue.

I1 apparaR donc que ce p a n n e a u de fagade se corn- porte comme une s t ructure cont inue du type p laque perfor6e. Ainsi il est exclu de calculer ce type de s tructure comme un sys t~me de poutres.

Les trois poteaux du cen t re sont un i form6ment comprim6s sous la m 6 m e contrainte, tandis que les deux poteaux ext r6mes sont soumis ~ une flexion compos6e dont l 'effort normal est aussi une com- press ion d ' intensi t6 approx imat ivement iden t ique aux autres.

A la liaison de chaque poteau et du l inteau bas, sur une zone assez faible, apparas une double compress ion suivant les deux axes. Dans le l inteau bas, agissent les contraintes lat6rales de traction qui sont maximales ~ la base de chaque ouver ture .

En d6pit de la 16g~re dissym6tr ie du panneau , la r6part i t ion des contraintes darts le l inteau haut est cons id6r6e comme iden t ique ~ la r6part i t ion dans le l inteau bas.

I V - 2 . ~ . t u d e d u p a n n e a u s e u l s o u m i s ~ u n e c h a r g e p o n c t u e l l e

Dans le cas oh le n iveau sup6r i eu r du p a n n e a u 6tudi6 est un p a n n e a u saillant, les 6tages sup6r ieurs t ransmettent leurs efforts par l ' in term6dia i re d ' u n poteau au mil ieu du p a n n e a u consid6r6.

Le m 6 m e mod61e est utilis6 et la surface d ' impact du poteau est de 23 m m (6chelle 1/17,6) en l ongueu r sur 10 m m d '6paisseur .

L'effort appl iqu6 au p a n n e a u pa r l ' in te rm6dia i re du poteau est de 135 daN.

Afin de voir la diss ipat ion ou la non dissipation de cette charge concentr6e , la distr ibution des contraintes est 6tudi6e j u squ ' au mil ieu du p a n n e a u inf6rieur.

Quali tat ivement ~ l ' a ide du trac6 des isostatiques (fig. 8) et du re lev6 des i sochromat iques (fig. 9), il faut r e m a r q u e r que l 'effort ponctuel de compress ion transmis ~ la par t ie s u p 6 r i e u r e du p a n n e a u en son centre se dissipe dans les trois poteaux centraux du pa nne a u sup6 r i eu r et dans les c inq poteaux du pa nne a u inf6rieur.

287

V O L . 3 - - N o 1 7 - - 1 9 7 0 - - M A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

1 g 1I IL1g gi g 1 i 1I1i1 1 1i1 i1i1i1 i1 1 1 1 i i1I 1i I$ 1 I1 1 1111111111 i1 1i111i1i1i I ! t1I

0 0.2 I ~ . I I . . . . J T IIIIll

F i g . 7 . m Panneau seul soumis / t u n e charge uniform6ment rdpartie. R6partition des contraintes zx et zr suivant x et y .

Les poteaux ex t r6mes du p a n n e a u supdr i eu r se t rouvent tendus, compte tenu de la d6formation du p a n n e a u inf~rieur.

Les efforts suivants sont ob tenus dans le p a n n e a u supdr i eu r :

dans te poteau central une compress ion s imple;

- - d a n s les poteaux in te rm6dia i res une flexion composde;

- - dans les poteaux extdr ieurs un effort normal de traction.

Dans le p a n n e a u infdrieur, tous les poteaux sont soumis ~ une compress ion simple.

Latdralement dans le p a n n e a u supdr ieur , les contraintes sont des tractions saul ~ la base et au sommet des poteaux oft elles sont en compress ion.

Quanti ta t ivement (fig. 10).

Si l ' on p r e n d comme base une contrainte m o y e n n e arb i t ra i re de compress ion % moy. ~ la base du p a n n e a u

cor respondan t ~ l'effort app l iqu6 pa r le poteau sur une section 6quivalente ~ celle du p a n n e a u et si le poids p r o p r e du p a n n e a u est ndgl ig6, il faut noter que :

- - l a r6parti t ion en c o m p r e s s i o n ~ la base du panneau est trapdzo~dale, la cont ra in te variant de 1,8 zr moy. ~ 0,4 ~y moy. sur les bords ;

- - la contrainte de traction Iat6rale ~ la base du panneau supdr ieur est au m a x i m u m 6gale ~ 0,6 zr moy. et ddcroit r ap idemen t p o u r a t te indre une va leur nulle sur le bord.

Panneau supdrieur

Poteau dans l 'axe de symdt r i e : 7 % moy. en compression, au maximum.

Poteau in termddia i re : une var ia t ion de 3,5 ~ 2,9 % moy. en compression.

Poteaux extr6mes : 1 zy moy. en traction, au maximum.

288

J.-F. J U L L I E N - - J.-C. C U B A U D - - E. A D J I M A N

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Isocl ines

F i g . 8 . - - P a n n e a u

0 ~

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I sos ta t iques

seui soumis ~ une charge ponctuel le .

289

V O L . 3 - - N ~ 1 7 - - 1 9 7 0 - - H A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

Fig. 9 . - Panneau seul soumis /t "une charge ponetuelle. Isochromatiques.

Panneau inf4rieur

Poteau dans l 'axe de sym6tr ie : 3,5 z~ moy. en compress ion.

Poteau in term6dia i re : une variat ion de 3,8 ~ 2,5 ~;~ moy. en compress ion.

Poteaux ex t remes : une variat ion de 3 ~ 1,7 ~;~ moy. en compress ion.

Au droit des ouver tures , une l~g~re contrainte de traction lat6rale appara~t ~ la base de celle-ci dans le p a n n e a u sup6r i eu r ainsi qu ' au sommet (2,7 ~ moy.). Seule une compress ion de 0,8 ~ moy. appara~t & la base de l ' ouver tu re in te rm~dia i re du p a n n e a u sup6r ieur .

Dans le l inteau haut du p a n n e a u sup6r ieur existe au droit de la charge une compress ion ~ avec un max imum de 4,5 ~ moy. et une traction lat6rale avec un max imum de 2,1 ~ moy.

L '6tude de ce cas compl6menta i re de cha rgemen t sur p a n n e a u seul mon t re que celui-ci se compor te toujours comme une structure continue.

Comme pour tout cha rgemen t ponctuel sous la surface d ' impact , il existe un 6tat de contrainte b iaxe de m6me s igne (compression).

La << dissipation >> de l'effort se fait avec un angle au sommet de 60 ~ env i ron et ainsi, les trois po teaux cent raux du p a n n e a u sup6 r i eu r sont comprim6s, comme le sont les cinq poteaux du p a n n e a u inf~- r ieur. Le fait r e m a r q u a b l e dans le panneau sup6 r i eu r est la traction des poteaux extr6mes.

IV-3. ~.tude de la f a c a d e s o u m i s e ~ u n e c h a r g e u n i f o r m 6 m e n t r6part i e

Cette facade est compos6e de quat re n iveaux et de trois trav6es. Elle est c ha r g6e de r e p r e s e n t e r les liaisons entre p a n n e a u x et l ' in f luence des g r a n d e s ouver tu res de la galer ie . La fagade 6tant pr6fabr i - qu6e par panneaux por teurs , ceux-ci sont li6s hori- zontalement mais non ver t ica lement . En consid6rant la descen te de cha rge des p a n n e a u x et p lanchers se t rouvant au-dessus de la galer ie , on r e m a r q u e que toute la charge r epose sur u n e pout re de m o y e n n e por t6e mais de hau teur faible (20 cm). Pour r6soudre p ra t iquement les p r ob l 6me s d e cette pout re dans le cas de pr6fabr icat ion avec joints vert icaux l ibres, il a 6t6 d6cid~ d ' i n t6 re s se r le l in teau bas du p a n n e a u sup6r i eu r ~ la ga ler ie ~ la t ransmiss ion des efforts de cet 616ment sur les p a n n e a u x lateraux. Cette liaison est r6alis6e pa r un joint coul6 vertical. Sous cette galerie, la m~me s t ruc ture se re t rouve et il est int6ressant de conna~tre son i nc i de nc e sur Ies infra- structures.

Dans ce but, un mod61e a 6t6 r6alis6 h l '6che!le 1/40 et charg6 un i form6ment ~ sa pat t ie sup6 r i eu re par un effort de 175 KN. Afin d ' a p p r 6 h e n d e r la r6part i t ion p rovenan t de la pr6fabricat ion, on 6tudie une fagade fictive ayant les m&mes ouver tu res mais monolithique.

Deux autres cas sont consti tu~s par la fagade compos~e de p a n n e a u x p r6 fabr iqu6s avec une liaison verticale var iable su ivant le cas sur une cer- taine hauteur au-dessus de la galerie .

Ainsi, apr~s l '6 tude de la maque t t e monoli thique, celle-ci est mutil6e pou r f igure r les autres cas.

IV-3 a) Fagade monolithique (pr6fabr iqu~e sans joints vert icaux tibres).

Le trac6 des isostatiques (fig. 11) et le re lev6 des isochromatiques (fig. 12) a p p e l l e n t les r e ma r ques suivantes :

Les panneaux 2, 4, 6 (fig. 13) ont s ens ib lemen t les m~mes isostatiques que le p a n n e a u seul soumis ~ une charge uni form6ment r6par t i e (w IV-I). Prat ique- men t aucun effort ne se t ransrnet dans 5. Seule une traction apparai t ~ la base de la galerie .

Le panneau 1 peut se d iv i se r en p lus ieurs part ies suivant le type de sollicitation rencont r6e . Le chemio n e m e n t des contraintes dans la par t ie sup6r i eu re est p ra t iquement iden t ique ~ ce lu i du p a n n e a u seul. Les poteaux sont soumis ~ une f lexion compos6e et le l inteau bas ~ une flexion.

Le panneau 3 se t rouve sollicit6 ~ peu pros de la m6me fagon, l '6tat de flexion. 6tant plus accentu6. Ainsi certaines par t ies des po teaux se t rouvent tendues .

Le tinteau has du p a n n e a u 3 jusqu '~ l 'o t tver ture se compor te comme une pou t re dont I 'axe neu t re est d6port6 vers le haut.

Le poteau P, au n iveau de la galerie , recuei l le t o u s l e s efforts de compress ion . Une 16g6re concen- tration de ces efforts vers l ' i n t6 r i eu r du poteau est s ignaler (c6t~ g r a n d e o u v e r t u r e de la galerie).

Ainsi, les efforts app l iqu6s sur le p a n n e a u 1 le << t raverse >> et sont << r e p r i s >> pa r le pan- neau 3 en flexion. Les forces se d i r igent vers le poteau P sans passe r pa r le p a n n e a u 4.

290

J.-F. J U L L I E N - - J . -C . C U B A U D - - E. A D J l M A N

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Fig. 10. ~ P a n n e a u seu l s o u m i s / t u n e c h a r g e ponctue l l e . R6part i t ion des c o n t r a i n t e s ~x et ~ s u i v a n t x et y.

291

V O L . 3 - - N ~ 17 - - 1 9 7 0 - - M A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

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Isoclines

Fig. 1 1 , - Faqade monolithique.

Isostatiques

292

J.-F. J U L L I E N - - J.-C. C U B A U D - - E. A D J I M A N

)( )< 5 6

Fig. 12. ~ Faqade rnonolithique. Isochromatiques .

Quanti tat ivement (fig. 14),

Quel que soit le cas considdr6, il n 'es t pas n6ces- saire de calculer les contraintes dans route la fagade, l 'al lure de la rdparti t ion dans les panneaux se rap- proche tr6s souvent du cas 6tudi6 en IV-1. Les contraintes dans les p a n n e a u x 2, 4, 6 se dd te rminen t donc facilement ~ par t i r de la connaissance des efforts appliqu6s.

Fig. 13. - - Sch6ma facade.

Les calculs sont donc effectu6s un iquemen t p o u r les poutres situdes au-dessus et en dessous de la galer ie et pou r le po teau P.

La base 6rant la contrainte m o y e n n e de compres - sion zy moy. darts la section la plus petite du poteau P et en ndgl igeant Ie poids p ropre , il faut noter que :

La contrainte de compress ion darts la section ddfinie ci-dessus var ie de 1 ~ 1,7 ar moy. en passant par un minimum de 0,6 a; m o y .

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| I 1

0 1 5 bars

Fig. 14. ~ Faqade monol i th ique. R6partit ion de a~ et a r suivant x et y.

293

V O L . 3 - - N ~ | 7 - - t 9 7 0 - - M A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

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Isoclines Isostatiques

Fig. 1 5 . - Faqade semi-pr~fabriqu~e.

294

Fig. 1 6 . - Faqade sem!-pr~fabriqu~e. Isochromatiques.

La contrainte latdrale de traction dans le poteau, darts cette m6me section atteint un maximum, en va leur aboslue de 0,2 ~;r moy.

Les contraintes maximales de traction p rovenan t de la flexion des pout res se t rouvent au-dessus et en dessous de la galer ie et ont p o u r va l eu r :

Au-dessus : 0,6 c;r moy. En dessous : 0,4 zr moy.

IV-3. b) Fagade semi-monolithique (ou pr6fabri- qu6e avec joints vert icaux l ibres sur une cer ta ine hauteur).

Ce cas in te rm6dia i re n '6tant q u ' u n passage ent re le cas << faqade monol i th ique >> et ~< fagade pr6fa- b r i qu6e & joints ver t icaux l ibres >>, il n ' e s t fait q u ' u n e 6tude qualitative afin de suivre l '6volut ion du com- por t emen t de la structure.

Quali tat ivement & l 'a ide du trac6 des isostatiques (fig. 15) et du reIev6 des i sochromat iques (fig. 16) on constate que :

Les panneaux 2, 4, 5, 6 (fig. 13) se compor tent comme le p a n n e a u seul soumis ~{ une charge unifor- mdment r6partie. Pra t iquement aucun effet ne << passe )) darts le p a n n e a u 5.

Suivant cette conception, le parmeau 1 se comporte de la m6me fagon que dans l '6 tude pr6c6dente . Les l inteaux hauts et bas ainsi que les poteaux du pan- neau 3 sont fl6chis.

Malgr6 la suppres s ion de liaisons verticales, ce p roc6d6 de montage des panneaux pr6fabr iqu6s n ' appo r t e pas beaucoup d 'am6Iiorat ion vis-a-vis du cas << faqade monol i thique >>.

IV-3. c) Fagade pr4fabriqu4e ~ joints verticaux libres (saul un clavetage entre l inteau bas des pan- neaux i rnmddiatement au-dessus de la galerie).

J.-F. J U L L I E N - - J . -C. C U B A U D - - E. A D J I H A N

Qualitativement & l 'a ide du trac6 des isostatiques (fig. 17) et du re lev6 des i sochromat iques (fig. 18) on r emarque que :

Les panneaux 2, 4, 5, 6 (fig. 13) se compor tent comme le p a n n e a u seul soumis ~ une charge uni- formdment rdpartie. Aucun effort de compress ion p rovenan t de P ne << passe )>dans 5. La pou t re au- dessus de ce p a n n e a u est t endue .

Le pa nne a u 1 et le p a n n e a u 3 dans sa moiti6 sup6- r ieure se compor ten t comme les p a n n e a u x 2, 4, 5, 6. Dans la moiti6 infdr ieure du p a n n e a u 3 apparas une flexion & la base du poteau in te rmddia i re et une flexion dans le l inteau bas et la pout re qui lui est li6e.

Quantitativement, en se limitant aux points parti- culiers d6finis en IV-3 a) et en p r e na n t la m6me contrainte de base que p r6c6demment , il faut noter que :

La contrainte de compress ion dans le poteau P d6finie dans la section la plus petite var ie de 0,9 & 1,8 ~rmoy. en se d i r igeant ve r s la g r a n d e ouver tu re et passe par un min imum ~ 0,6 c;y moy.

La contrainte de traction latdrale dans le poteau P (m6me section) atteint un max imum en va leur absolue de 0,6 zy moy.

Les contraintes de traction maximale p rovenan t de la flexion des pout res se t rouvant au-dessus et en dessous de la g r a n d e ouver tu re sont :

Au-dessus : 0,8 c;y moy. et en dessous 0,4 ~y moy.

Une contrainte de cisai l lement importante appara~t dans le p r o l o n g e m e n t du joint vertical ent re les panneaux 3 et 4 et la g r a n d e ouver ture . La contrainte m o y e n n e de cisai l lement est de 0,38 ~y moy. L '6tude th6orique d '6qu i l ib re d ' e n s e m b l e de cette fagade donne dans cette sect ion une contrainte m o y e n n e de cisaillement de 0,33 ~ymoy., s o i t u n 6 c a r t de 12 5/o avec l 'exp6rimentat ion. Cette diffdrence peut 6tre at tr ibu6e & la ddformabili t6 de cette s t ructure ame- nant des rotations parasi tes dans cette section. I1 faut r e m a r q u e r que cette de rn i6 r e 6tude ne tient pas compte des liaisons en t re t rav6es des dalles p lanchers qui encaissent une part ie des efforts t ranchants et rigidifient l ' ensemble .

IV-3 d) Comparaison entre ces trois 4tudes de fagade prdfabriqu4e.

Afin de r e n d r e poss ib le la pr6fabr icat ion avec joints ver t icaux l ibres et avec une liaison vert icale le long du l inteau bas en t re les p a n n e a u x 3 et 4, solution p r6sen t6e en IV-3 c), le p a n n e a u 3 es t rdal is6 sur une hauteur plus faible : de la rainure horizon- tale situ6e dans le l inteau has au sommet du panneau . La poutre fait l 'obje t d ' u n autre 616merit.

Ce type de pr6fabr icat ion & joints ver t icaux l ibres am6ne une mei l l eure utilisation du matdriau b6ton qui est alors compr im6 au lieu d '6 t re fldchi. Par contre, il faut no te r les d6savantages quoique mini- mes, par rappor t ~ la << fagade monol i th ique >>; un accroissement de 12 % de la contrainte maximale de compress ion dans le po teau P, un accro issement de 20 ~o de la contrainte maximale de traction dans la poutre sous le p a n n e a u 3 et l ' appar i t ion de contrainte de cisail lement non n6gl igeab le .

En vue de d 6 t e r m i n e r les a rmatures dans les panneaux pr6fabr iquds rappe lons que :

Les p a n n e a u x 1, 2, 4, 5, 6 et 3 sup6r ieur , sont& d6 te rmine r ~ par t i r des r6sultats ob tenus au para- g raphe IV-1 en assujett issant l eur par t ie sup6r i eu re & un effort un i form6ment rdpart i convenable .

295

V O L . 3 - - N O 17 - - 1 9 7 0 - - M A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

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Isoelines Isostatiques

Fig. 1 7 . - Facade prffabriqu@e.

2 9 6

J.-F. J U L L I E N - - J.-C. C U B A U D . - - E. A D J l M A N

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1 1 i '

Fig. 1 9 . - Fasade pr~fabriqu~e. R4partition de z~ et zr suivant x et y.

Fig. 18. ~ Faqade pr4fabriqu~e. Isochromatiques.

Les pou t r e s et le po teau P entourant la g a l e r i e sont d 6 t e r m i n e r en fonction d e s r6sultats donnds au

p a r a g r a p h e IV-3 c).

I1 est ~ r e m a r q u e r qu ' aucun effort ve r t i ca l n ' e s t r ep r i s p a r l ' in f ras t ruc ture sous le p a n n e a u 5 quel que soit le t ype d e p r6fabr ica t ion envisag6.

V. -- CONCLUSION GI~.NERALE

L'ana logie r6al is6e en t re la fagade p o r t e u s e en vra ie g r a n d e u r et la maque t t e nous donne la r6par t i - tion des cont ra in tes et p e r m e t donc d ' o b t e n i r tr~s r a p i d e m e n t l 'opt imisa t ion des diff6rents schdmas d ' a r m a t u r e s ~ met t re e n o e u v r e dans les panneaux .

Des m6thodes e x p 6 r i m e n t a l e s connues , la photo- 61asticim6trie ut i l isde dans cet te 6 tude est p r a t i que - ment la seu le pe rme t t an t d e met t re en 6 v i d e n c e les d6tai ls du c o m p o r t e m e n t d e la s t ruc ture a p r i o r i non sa i s i ssab les et d ' o b t e n i r quant i ta t ivement ces r4sultats avec une b o n n e p r6c i s ion (6 %).

Jusqu'~ ces d e r n i ~ r e s ann6es , dans le doma ine du B~timent, l ' exp6r imen ta t ion et les calculs a p p r o - fondis n '6taient gu~re d e r~g le compte tenu des faibles s6r ies dans la p r o g r a m m a t i o n des const ruc- tions. Avec l ' appa r i t ion d e la p r6fabr ica t ion qui la i ssera bient6t p l ace ~ une vdr i t ab le industr ial isat ion, ta r e c h e r c h e a p p l i q u 6 e en mat i~re de s t ruc ture de - vrai t se d 6 v e l o p p e r c o n s i d 6 r a b l e m e n t afin d e contri- b u e r ~ h i s se r le s e c t e u r B~timent au n iveau des au t res indus t r ies nat ionales.

SUMMARY

This s tudy g i v e s the distribution and the value o f the s t resses in a pre fabr ica ted bear ing pane l and on the fagade made b y jo in ing these panels . Apar t from the d imens ioning o f these e l emen t s the p r o b l e m to b e so l ved is the determination o f the impact o f a vertical mechanical l ink b e t w e e n these. The mecha- nical behav iour o f a pane l is similar to that o f a pe r - forated plate loaded in its average plane. Curves g i ve the main resul ts in t e rms o f a uniform mean stress. The comparat ive s tudies o f the di f ferent fagades obtained b y having the vertical l inks b e t w e e n pane ls vary s h o w that the solution w h e r e b y prefa-

brication with f ree vertical joints is made poss ib l e is a coheren t solution, as it al lows a be t t e r use o f the concre te materials which is c o m p r e s s e d ins tead o f b e i n g bent.

The exper imen ta l t echn ique used is photoelast i- c ime try on m o d e l which s e e m s at the p r e s e n t t ime to b e the only m e a n s o f invest igation for p r o b l e m s o f this size in v i e w o f the re la t ive ly l imited capacit ies o f e lectronic calculators.

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