LA STRUCTURE ET LENVELOPPE EN ARCHITECTURE

1. LA STRUCTURE ET L'ENVELOPPE
EN ARCHITECTURE
PRESENTE PAR/
LOBIYED ABDESSAMAD
MAITRE ASSISTANT DEPT ARCHI TLEMCEN
1ère année architecture LMD
Module: Théorie du projet 2
Semestre: 2

2. Introduction :
Tout batiment quelque soit sa nature doit répondre à trois
principes essentiels : Fonctionnalité, Solidité et Esthétique.
Le rôle premier d’un bâtiment est de couvrir ou d’englober une
activité.
Cette enveloppe physique doit assurer la sécurité des utilisateurs
de ce bâtiment.
Cette enveloppe ne doit en aucun cas s’écrouler et donc en aucun
cas constituer le premier danger pour l’homme .

3. L’enveloppe est constituée généralement d’une partie portante
et de parties couvrantes (horizontales, verticales ou inclinées).
Il existe des cas où les deux fonctions (portance et couverture)
sont assurées par les mêmes éléments architecturaux ou
constructifs.
Définition la portance : Action de porter les charges d’un
bâtiment et de les transmettre au sol de fondation.
Les architectes et ingénieurs de Génie civil appellent la partie
qui assure la portance : La Structure

4. Définition
Structure : c’est l’ossature, le squelette d’un bâtiment (charpente, poutres, colonnes).
Elle a pour fonction d’élever et de donner forme au bâtiment.
Enveloppe : ce qui permet de séparer les espaces intérieurs et extérieurs comme une
peau qui recouvre le bâtiment. Selon les matériaux utilisés (verre transparent ou béton
opaque), l’enveloppe peut montrer ou cacher la structure et les espaces intérieurs.
La structure du bâtiment est constituée de deux parties :
• La superstructure ou partie se trouvant au dessus du niveau du sol.
• L’infrastructure ou partie située au dessous du niveau de sol. La superstructure a pour
rôle de reprendre toutes les charges du bâtiment (poids propre, charges permanentes et
d’exploitation et surcharges accidentelles) et de les transmettre à l’infrastructure.

5. L’infrastructure
L’infrastructure Elle représente
l’ensemble des fondations et
des éléments situés en dessous
du niveau de base. On utilise,
selon le cas, des semelles
isolées ou linéaires (filantes)
(en cas de poteaux), continues
(en cas de murs porteurs), un
radier ou des fondations
profondes telles les puits, pieux
général (cas de mauvais sol de
fondation).

6. C’est à l’architecte de donner la forme, donc le type de
structure, qu’il juge nécessaire et adéquat à son architecture et
cela en tenant compte des lois de physique et de mécanique.
Si nous parlons de types de structure c’est qu’il existe
différentes solutions à la portance. Ce que doit connaître tout
architecte puisqu’il est le maître de l’œuvre.

7. 2 / Classification des structures (superstructures)
en fonction de leur forme
Il existe des formes de structure dites traditionnelles et des
formes de Structures dites modernes.

8. A/ Les structures dites traditionnelles
1 . Système de mur porteur
Système avec murs porteurs On empile des blocs de matériaux (pierre,
brique, parpaing…) pour former des murs pleins qui devront supporter
le poids de la toiture. On peut percer quelques ouvertures (pour laisser
entrer la lumière par exemple).
Du point de vue constructif, il existe plusieurs types de murs
porteurs :

9. • Les murs en maçonnerie de pierres (les plus anciens)
Dans la construction en pierre, il s'agit d'assembler des blocs de différentes
dimensions pour former un mur. On peut tailler plus ou moins la pierre, selon
l'aspect désiré. Ce système, qui ressemble à la brique, utilise aussi l'enveloppe
porteuse. Le mur de pierre ferme l'espace et tient en même temps la toiture,
qui peut, elle aussi être en pierre.

10. • Les murs en terre ,en maçonnerie de briques ;
Le bois n'étant pas présent partout, c'est souvent la terre qui a été utilisée
comme matériau de construction.
Celle-ci peut être employée brute, c'est à dire telle qu'elle est, coulée et
tassée entre des planches, ou façonnée en brique, cuite ou séchée.

11. • Les murs en béton simple, cyclopéen ou en béton armé

12. • les murs en maçonneries de pierres reconstituées
(type parpaing constructif) ;

13. On empile des tronc les uns sur les autres, à l'horizontale, pour former un
mur. Ils sont tenus par des entailles aux angles.
Dans ce cas la structure est l'enveloppe.
• Les murs en rondins de bois (pays froids).

14. 2. Système poteaux-poutres ou système a ossature.
On entend par Système poteaux-poutres une série de
portiques espacés d’une certaine distance appelée Travée. Le
portique est constitué de deux poteaux reliés par une poutre.
La distance qui sépare ces poteaux porte le nom de Portée.
Les portiques peuvent être en béton armée ou en acier.
Le choix du matériau de construction dépend de plusieurs
facteurs dont les principaux sont :
la fonction du bâtiment, les dimensions en travée et en portée
et la hauteur du bâtiment.

15. Les portiques en béton armé sont formés de :
Système poteaux-poutres Une
structure, composée de poteaux
et de poutres, est recouverte par
une enveloppe. Ce système est
largement utilisé depuis le
19ème siècle, grâce à
l’apparition de nouveaux
matériaux : les poutrelles
métalliques, les grands
panneaux de verre et le béton.
L’architecte peut créer de
nouvelles formes et rechercher
l’originalité.

16. La coupole du Panthéon, à
Rome, en Italie, construite
en 125 ap J.C. d'une portée
de 43 m est un exemple où
structure et enveloppe ne
forment qu'une seule et
même chose.
Certaines formes sont connues depuis des siècles pour leur stabilité.
Les plus utilisées ont été la voûte et la coupole. Ces dernières sont retrouvées dans les
architectures romaine, gothique et musulmane sous leurs formes simples ou
entrelacées. Le plus souvent, elles ont été plutôt un moyen de couverture qu’un
moyen purement constructif puisqu’elles reposent soit sur des murs soit sur des
colonnes.
B / Structures dites modernes.

17. B.1/ Système à coque (ou voile) mince
De part leur forme ces coques sont autoportantes et présentent
une grande surface de couvertures par rapport à leur épaisseur.

18. B.2 / Système de construction à éléments structurels
Ce système représente la forme la plus évoluée de la préfabrication. Selon le
mode de montage, nous pouvons le rencontrer sous différentes formes : la
simple poutre ou poteau, la nappe ou la coupole géodésique. Ce type de
système est recommandé lorsque :
• L es locaux sont assez vastes (écoles, crèches, magasins …..) .Les portés et
travées sont supérieures à six (6) mètres.
• La planification est de type cellule (hôtels, bureaux …..)
• Les charges statiques et dynamiques sont importantes
. Il y a quelques décennies, ce système présentait un inconvénient majeur : la
rouille , étant donné qu’il était en acier .L’évolution des peintures ainsi que
les systèmes de contrôle des jonctions l’a rendu des plus attrayant

19. B.2 / Système de construction à éléments
structurels

20. B.2 / Système de construction à éléments
structurels
Le bois travaille très bien
à la traction, la flexion et
la compression.
On le pose en poteau, en
poutre et on recouvre le
tout par du remplissage
qui peut être une tôle, un
bardage, et parfois
même, de la maçonnerie.

22. B.2 / Système de construction à
éléments structurels
Métal
Le métal dans la construction est
utilisé depuis l'antiquité : les grecs
utilisaient déjà des accroches en
bronze et en plomb pour attacher
leur colonnes.
Mais ni le bronze, ni le plomb, ni le
fer n'étaient suffisamment
économiques et résistants pour
fabriquer un bâtiment.
Il a fallu attendre la révolution
industrielle au XIX° siècle pour
produire la fonte, puis l'acier, le zinc
et l'aluminium a des coûts
raisonnables.

23. Le métal ressemble au bois. Il travaille très bien à la traction, la flexion et
la compression. C'est donc un matériau utilisé de la même manière que le
bois. : on le pose en poteau, en poutre et on recouvre le tout par du
remplissage qui peut être une tôle, un bardage, et parfois même, de la
maçonnerie.

24. Le premier bâtiment d'envergure construit de cette façon est la bibliothèque
sainte Geneviève à Paris construite par Labrouste en 1851. ses murs
extérieurs sont en pierre mais les colonnes intérieures sont en acier.

25. Ce système a par la suite évolué permettant de franchir de grandes portées
comme pour les halls de gare, ou encore maintenant pour les bâtiments
industriels. Dans tus ces, structure et enveloppe sont dissociés.

26. Un tressage de poteaux blancs semble désormais sortir du sol, devant la façade
historique en brique. Le tressage se ramifie en partie haute et se transforme en toiture
cintrée. Cette dernière est recouverte de panneaux d’aluminium et, en rive, de verre
pour éclairer naturellement la façade historique

27. B.3 / Structures tendues.
C’est l’une des formes de couverture les plus anciennes
(tipis, tentes …). L’utilisation de ce type de couverture par
des sociétés mobiles a montré ses avantages c.-à-d. :
facilité de montage et de démontage de la couverture, sa
légèreté, la possibilité illimitée de réutilisation. Toujours
le développement de la technologie des matériaux a
redonné à ce système toute son importance .Ceux sont
ses qualités premières qui ont déterminé le domaine de
son utilisation : foires, expositions, bâtiments de secours,
piscines….

28. Câbles et toiles tendues.

29. Câbles et toiles tendues.
Historique:
• nomade du Maghreb ou du moyen
orient ont depuis forts longtemps
usage de tentes en peau.
• Les romain

30. La toile
La toile de tissu est un élément souple
qui ne travaille bien qu'en traction. Il
peut être utilisé pour couvrir de grand
espaces, suspendu à une structure .
B .3.2 Les toiles tendues

31. B.4 / Les systèmes gonflables
Si le système précédant a largement répondu aux attentes des utilisateurs de
couvertures non permanentes, les montgolfières donnèrent l’idée aux
constructeurs d’utiliser les volumes gonflés pour couvrir de grandes surfaces
(toujours pour des périodes déterminées). Les structures gonflables ne nécessitent
pas de structure de tension obligatoire pour les toiles tendues .Elles ont besoin de
système d’ancrage uniquement. Le domaine d’utilisation étant pratiquement le
même du point de vue architecturale, mais nous voyons ici, les ingénieurs s’y
intéresser et l’utiliser comme moule pour le coulage de béton dans les formes sont
difficiles à obtenir par des procédés habituels.

33. MERCI