Guide pratique de conception - INERIS

1 Rapport final Ann e 2016 Guide pratique de conception d un b timent en acier usage industriel implant en zone 20-50 mbar d un PPRT Version n 1 ATIRSUR Page 2 sur 49 TABLE DES MATI RES 1. INTRODUCTION .. 5 Objectif et contexte .. 5 D marche m thodologique propos 5 Structure du Guide .. 7 Avertissement .. 7 2. DESCRIPTION SUCCINCTE DES BATIMENTS EN ACIER A USAGE INDUSTRIEL ET PERIMETRE D APPLICATION DU Guide .. 9 Description succincte des b timents en acier usage industriel .. 9 P rim tre d application du Guide .. 10 3. ETAPE 1 : PARAMETRES A RETENIR POUR LA CARACTERISATION DES EFFETS DE SURPRESSION .. 15 Zone d intensit .. 15 Nature de l onde de surpression .. 15 Temps d application .. 16 Orientation des faces .. 16 4. ETAPE 2 : CONDITIONS MINIMALES A RESPECTER POUR LE DIMENSIONNEMENT VIS-A-VIS DE LA SURPRESSION EN ZONE 20-50 MBAR .. 17 El ments structuraux primaires et secondaires.

2 17 Portiques .. 18 Dimensionnement en mode standard .. 18 Dimensionnement en mode sp cifique .. 20 Pannes .. 22 Pannes en profiles lamin s chaud .. 22 Dimensionnement en mode standard .. 22 Dimensionnement en mode sp cifique .. 24 Pannes en l ments minces form s froid .. 26 Dimensionnement en mode standard .. 26 Dimensionnement en mode sp cifique .. 28 Lisses .. 30 Lisses en profil s lamin s chaud .. 30 Dimensionnement en mode standard .. 30 Dimensionnement en mode sp cifique .. 33 Lisses en l ments minces formes froid .. 36 Dimensionnement en mode standard .. 36 Dimensionnement en mode sp cifique .. 38 El ments non structuraux : enveloppes .. 41 Fa ades ou couvertures en bardage simple peau .. 41 Fa ades en bardage double peau .. 41 Page 3 sur 49 5. DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES DE RENFORCEMENT ET PRECONISATIONS PARTICULIERES SUR LES ASSEMBLAGES.

3 43 Dispositions constructives en mode standard .. 43 Portiques .. 43 Assemblages des l ments structuraux .. 43 Dispositions constructives en mode sp cifique .. 43 Portiques .. 43 Pannes et 44 Continuit des l ments .. 44 R sistance des assemblages .. 45 6. ABREVIATIONS .. 47 7. LISTE DES ANNEXES .. 49 Page 5 sur 49 1. INTRODUCTION OBJECTIF ET CONTEXTE La loi "Risque" n 2003-699 du 30 juillet 2003, relative la pr vention des risques technologiques et naturels et la r paration des dommages, a cr une nouvelle approche de ma trise de l urbanisation autour des installations risques soumises autorisation avec servitudes : les Plans de Pr ventions des Risques Technologiques (PPRT). Leur objectif est de limiter l exposition aux risques de la population. Pour ce faire, le r glement du PPRT peut entre autres- instaurer des mesures constructives sur le b ti, sous forme de prescriptions ou de recommandations.

4 Des tudes r centes (cahier applicatif du compl ment technique aux effets de surpression, 2008) ont montr la potentielle vuln rabilit des b timents en acier usage industriel, construits selon les r gles de construction classique de g nie civil et respectant les DTU Neiges et vents, et situ s dans la zone d un al a technologique de surpression (m me de faible intensit 20-50 mbar). Am liorer la protection des personnes situ es l int rieur de tels b timents implique donc de d terminer des dispositions constructives sp cifiques pour les constructions futures. Par ailleurs, elles doivent tenir compte des pr occupations technico- conomiques et tre pens es avec un ratio efficacit /co t efficient que ne permet pas, la plupart du temps, un dimensionnement prenant en compte uniquement le niveau de surpression et r alis selon des techniques standard de bureaux d tudes.

5 C est pour r pondre cette double probl matique que ce Guide a t con u dans le cadre du projet de recherche BATIRSUR. Ce projet, d but en 2012 pour une dur e de 3 ans a r uni des partenaires techniques (CTICM, ArcelorMittal, INSA Centre Val de Loire et INERIS ) et des parties prenantes (AMARIS, Conseil G n ral du CHER, BOURGES PLUS et le Minist re en charge du d veloppement durable). Ce projet, composantes exp rimentales et th oriques, a permis de d velopper, de valider et d appliquer des outils de calcul pr cis prenant en compte finement l influence des diff rents param tres des b timents en acier usage industriel (au niveau des l ments de structures) et du chargement (au niveau du signal de surpression s appliquant sur la structure). DEMARCHE METHODOLOGIQUE PROPOSEE La d marche propos e pour la conception des b timents en acier en zone de surpression 20-50 mbar se structure en 2 tapes principales : - la premi re tape concerne la caract risation du signal de surpression retenu en zone PPRT ; - la seconde tape consiste d finir, pour chaque l ment de structure (traverse, panne, lisse, bardage), le dimensionnement pr voir.

6 Ce dimensionnement pourra, le cas ch ant, tre r alis selon un mode sp cifique. La figure ci-apr s r sume cette d marche. Page 6 sur 49 Figure 1 : D marche suivre pour la conception des b timents en acier en zone de surpression 20-50 mbar Dimensions des traverses Etape 1 Identification de la zone d al a et caract risation de l agression Donn es d entr e (chapitre 3) - Zone d intensit - Forme du signal - Temps d application - Orientation des faces Etape 2 Dimensions des pannes Dimensions des lisses Dimensionnement classique Tableaux des paragraphes , , , et ou Utilisation de profil s standards Se reporter aux Annexes , , , et Mode sp cifique Mode standard Techniquement et conomiquement acceptable ? NON Dimensions des bardages Dimensionnement classique Tableaux des paragraphes , , , et ou Utilisation de profil s standards Se reporter aux Annexes , , , et Pour chaque l ment de structure (chapitre 4) et et et Page 7 sur 49 STRUCTURE DU Guide Ce Guide est divis en 5 parties : une description des l ments de structure type constitutifs d un b timent en acier de plain pied situ proximit d un site industriel (chapitre 2) ; une pr sentation du domaine de validit et des conditions d utilisation du Guide (chapitre ) ; une pr sentation de la typologie des signaux de surpression retenus dans les zones PPRT (chapitre 3) ; une partie pratique donnant des principes simples de construction majoritairement sous la forme de tableaux pour chacun des l ments constitutifs d un b timent en acier (chapitre 4).

7 Une description des dispositifs sp cifiques de renforcement (chapitre 5). Un exemple d application de la d marche est fourni en annexe. AVERTISSEMENT Le pr sent rapport a t tabli sur la base des donn es (scientifiques ou techniques) disponibles et objectives et de la r glementation en vigueur. Ce Guide peut aider la prise de d cision. La responsabilit des partenaires du projet BATIRSUR ne peut se substituer celle du d cideur. Les utilisateurs utiliseront les r sultats inclus dans le pr sent rapport int gralement ou sinon de mani re objective. Son utilisation sous forme d'extraits ou de notes de synth se sera faite sous la seule et enti re responsabilit des utilisateurs. Il en est de m me pour toute modification qui y serait apport e. Les partenaires d gagent toute responsabilit pour chaque utilisation du rapport en dehors du domaine d application. Page 9 sur 49 2. DESCRIPTION SUCCINCTE DES BATIMENTS EN ACIER A USAGE INDUSTRIEL ET PERIMETRE D APPLICATION DU Guide DESCRIPTION SUCCINCTE DES BATIMENTS EN ACIER A USAGE INDUSTRIEL Le paragraphe suivant pr sente uniquement les l ments n cessaires la compr hension du Guide et donc sa bonne application.

8 Pour de plus amples d tails sur les techniques de construction sur les b timents m talliques, on pourra se r f rer au Guide de bonnes pratiques pour la construction de structures en acier b timents industriels. CTICM 2008. Les b timents industriels simple rez-de-chauss e en charpente m tallique sont principalement constitu s d une ossature porteuse et d une enveloppe. Comme le montre la Figure 2, l ossature porteuse du b timent est g n ralement compos e de portiques (constitu s par l assemblage de traverses et de poteaux) reli s entre eux par des pannes et des lisses de bardage. Au sol, les poteaux sont g n ralement soud s une platine elle-m me boulonn e sur une fondation. La stabilit globale de la structure est assur e par la mise en uvre d l ments de contreventement en toiture et en fa ade. Sur les l ments de l ossature porteuse, sont attach s les l ments qui constituent l enveloppe, tels que le bardage de fa ade et la couverture de toiture.

9 L gende 1. Couverture de la toiture en acier 2. Ossature principale en acier 3. Lisses 4. Pannes 5. Bardage 6. Traverses 7. Poteaux Figure 2 : B timent en acier type un seul niveau 6 7 Page 10 sur 49 PERIMETRE D APPLICATION DU Guide Comme d j mentionn , le pr sent Guide concerne les constructions neuves de type b timents industriels en acier de plain pied dans la zone de surpression 20-50 mbar. Il n y a pas de restriction de taille ou de surface. Ce Guide s applique aux b timents avec une ossature m tallique en portique respectant les conditions suivantes : Les poutres et les poteaux des portiques sont constitu es de barres section en I doublement sym triques : en profil s lamin s chaud ; Figure 3 : Portique courant en profil s lamin s chaud ou en profil s reconstitu s par soudage (PRS), profil s pr sentant une section variable. Page 11 sur 49 Figures 4 et 5: Portiques courants en profil s reconstitu s soud s Les l ments secondaires (pannes et lisses) sont : en profil s lamin s chaud (le plus souvent des IPEs) ; ou en l ments minces form s froid.

10 Figure 6 : Exemples de profil s form s froid Les fa ades sont r alis es partir : de bardages en simple peau ; de bardages en double peau, constitu s de plateaux fix s sur la structure porteuse l aide de fixations selon les r gles de l art, verticalement ou horizontalement, d carteurs ventuels, d isolants et d un parement ext rieur constitu de plaques nervur es ou ondul es. Figure 7 : Exemples de bardages simples et doubles peaux Page 12 sur 49 - La toiture est : une couverture s che ; une couverture en acier avec isolation et tanch it , constitu e de t les d'acier nervur es, ventuellement d un pare-vapeur; de panneaux isolants non porteurs, d un rev tement d' tanch it et ventuellement d une protection lourde. Figure 8 : Exemple de couverture en acier avec isolation et tanch it . Son inclinaison est inf rieure 10 . Pour les fa ades et la toiture, les l ments sont fix s aux lisses ou aux pannes l aide de fixations d finies selon les r gles de l art (vis, rivets, etc.)