Système de charpente en acier contreventé : pourquoi les immeubles de grande hauteur tiennent bon ?

Poussée par la rareté des ressources foncières modernes et les pressions liées à la croissance démographique, la construction verticale est devenue une tendance inévitable dans l’architecture contemporaine. Les gratte-ciel modernes s'élèvent haut dans le ciel et se dressent de manière imposante. Qu’est-ce qui les maintient relativement stables face à la forte pression du vent dans la troposphère et leur permet de résister en toute sécurité aux tremblements de terre ? Pour répondre à cette question, regardons de plus près le contreventementsystème de cadre en acier.

Les structures traditionnelles à ossature pure présentent des agencements de sol flexibles et une utilisation élevée de l'espace. Cependant, une fois que la hauteur du bâtiment dépasse une certaine limite, leur manque de rigidité structurelle latérale apparaîtra. Il existe deux solutions principales pour résoudre ce problème : agrandir les sections transversales des poutres et des poteaux ou installer des systèmes de contreventement. Le premier entraînera une forte augmentation de la consommation d’acier, tandis que le second se targuera d’un meilleur rapport coût-efficacité. Par conséquent, les systèmes de charpente en acier contreventés constituent le choix optimal pour les immeubles de grande hauteur.

La logique fondamentale du système de charpente en acier contreventé réside dans la disposition rationnelle des éléments de contreventement pour former un mécanisme porteur collaboratif : la charpente en acier supporte les charges verticales tandis que les contreventements résistent aux forces horizontales. Un immeuble de bureaux à Xiamen adopte un système structurel à ossature d'acier et à renforts concentriques. Des entretoises porteuses à retenue de flambement (BRB) sont installées à la base du bâtiment, ce qui exploite pleinement les avantages de ductilité des structures en acier et améliore considérablement les performances sismiques de la structure.

Il existe trois principaux types de contreventementssystèmes de charpente en acier. Le cadre à contreventement concentrique (CBF) est la configuration de contreventement la plus classique, dont la caractéristique principale est que les axes centroïdes des éléments de contreventement se croisent au centre des joints poutre-colonne. Il possède une rigidité élevée et peut contrôler efficacement le déplacement horizontal. La distinction entre le cadre à contreventement excentrique (EBF) et le CBF réside dans le décalage de ses axes de contreventement, ce qui lui permet de combiner la grande rigidité des contreventements concentriques et la ductilité des cadres purs. Les cadres contreventés dissipant l'énergie s'appuient sur des dispositifs de dissipation d'énergie et d'amortissement pour former un système idéal de résistance aux forces latérales.

Dans l'ingénierie pratique, le renfort à retenue de flambage (BRB) est la solution dominante et une variante améliorée des cadres à contreventement concentrique. Il élimine le problème de rupture de flambement des contreventements concentriques traditionnels sous compression et flexion. Composés d'une plaque d'acier centrale, d'un tube de retenue externe et d'un matériau de remplissage non lié, les BRB cèdent sous charge sans flambage pour dissiper l'énergie, atteignant une capacité portante égale en traction et en compression ainsi que des performances hystérétiques dodues.

En outre, CBF comprend principalement le contreventement diagonal, le contreventement en chevron (contreventement en V inversé), le contreventement en V, le contreventement en X (contreventement croisé) et le contreventement en K. L'EBF se compose principalement de contreventements de type D (type portail), de type K, de type V et de type Y.

La forme spécifique du contreventementsystèmes de charpente en acierdoit être sélectionné en fonction des exigences sismiques et de la hauteur du bâtiment. D'une manière générale, les contreventements concentriques traditionnels se caractérisent par un faible coût et une rigidité élevée, les contreventements excentriques offrent une ductilité favorable et une forte capacité de dissipation d'énergie, et les contreventements retenus par le flambement offrent des performances sismiques supérieures. Les systèmes de charpente en acier contreventés permettent aux immeubles de grande et très grande hauteur de résister aux vents violents et aux tremblements de terre, et fournissent également des solutions structurelles fiables pour le développement urbain vertical. Avec 21 ans d'expérience approfondie, EHSS est un fabricant professionnel spécialisé dans la fabrication et l'installation de composants de structure en acier. Restez à l’écoute d’EHSS pour des informations techniques plus professionnelles sur les structures en acier.