Assistant de toiture (toiture automatique)

Cet article décrit comment l’assistant de toiture (toiture automatique) de StatiCAD construit en une seule étape, à partir d’un polygone de toiture, une toiture complète en bois, en acier ou en acier léger, à croupes, à deux versants ou mixte. Pour ajouter des fermes et des pannes une à une, consultez les articles Assistant de ferme de toiture et Pannes automatiques entre les fermes.

Figure 1 – Toiture à croupes construite sur un bâtiment en béton armé de trois niveaux (aperçu 3D)

1. À propos de cet article

À partir d’un polygone de toiture et des pentes de ses côtés, l’assistant construit la géométrie d’une toiture à croupes, à deux versants ou mixte et ajoute en une seule étape toute la charpente en bois au modèle d’analyse : chevrons, pannes, panne faîtière, arêtiers et noues, chevrons de rive, montants, contrefiches et planche d’égout. La charge de revêtement est appliquée comme charge linéique sur les chevrons, ou bien une dalle polygonale est maillée sur la surface de la toiture. Des ouvertures pour des tours, des gaines ou des cheminées peuvent être pratiquées dans la toiture (Section 10) ; une macro règle les cotes supérieures des murs dessinés sur les bords de l’ouverture sur celles des chevêtres (Section 11).

info

Quelles éditions ? L’assistant de toiture est disponible dans toutes les éditions de StatiCAD (comme les assistants de ferme et de pannes). L’option de toiture en acier (Section 5.1) est disponible dans StatiCAD Ultimate et Hybrid, l’option de toiture en acier léger uniquement dans StatiCAD Ultimate.

Les exemples s’appuient sur un bâtiment en béton armé de trois niveaux, de 20 × 10 m : les axes des poutres du dernier niveau sont pris comme polygone de toiture et une toiture à croupes de pente 33 % est construite.

2. Fonctionnement

2.1. Géométrie de la toiture

Le polygone de toiture est la ligne d’appui : l’axe du mur ou de la poutre sur lequel reposent les pieds des chevrons. Chaque côté reçoit une pente (en pourcentage) ; sur un côté marqué comme pignon, le pan de toiture est vertical (mur pignon d’une toiture à deux versants). L’assistant décale les côtés vers l’extérieur de la valeur du débord d’égout pour obtenir la ligne d’égout, puis construit la toiture par la méthode du squelette droit pondéré (weighted straight skeleton) : le pan de chaque côté s’élève avec sa propre pente, et les lignes d’intersection des pans deviennent le faîtage (horizontal), les arêtiers (angles saillants) et les noues (angles rentrants). La méthode donne aussi la toiture correcte pour les plans non rectangulaires (en L, en T, en U et polygones à côtés obliques) ; des côtés de pentes différentes et des pignons peuvent être combinés.

Le débord d’égout est une dimension horizontale et s’applique aux côtés à la pente par défaut ; sur les côtés de pente différente, le débord est ajusté de façon que l’égout reste à la même cote sur tous les pans (ligne de gouttière continue). Les côtés en pignon sont en outre repoussés vers l’extérieur du « débord de rive » ; le faîtage et les pannes dépassent du mur pignon et leurs extrémités sont reliées par le chevron de rive.

2.2. Éléments

Élément	Disposition	Liaison
Chevron	Sur chaque pan, perpendiculaire à l’égout, à l’entraxe indiqué, symétrique par rapport au milieu du pan. Raccourci près des arêtiers et des noues (empannons).	Divisé sur la ligne d’appui et aux croisements avec les pannes (poutre continue). Articulé à l’extrémité côté faîtage/arêtier/noue. L’extrémité côté égout est en console.
Panne	Courbes de niveau : aux mêmes cotes sur tous les pans, formant un anneau qui se referme aux arêtiers et aux noues. Une panne très proche du sommet d’un pan est omise (la panne faîtière suffit).	Dans le plan des axes des chevrons (concentrique). Extrémités articulées. Divisée aux points des montants et des contrefiches.
Faîtage / arêtier / noue	Lignes du squelette. Les tronçons alignés forment un seul élément.	Divisés sur la ligne d’appui, aux extrémités des pannes et aux points des montants.
Chevron de rive	Le long de la ligne extérieure du débord de rive.	Section de chevron.
Montant	Sous les pannes et le faîtage ; extrémité inférieure à la cote supérieure du niveau (Section 6).	Articulé en pied, continu en tête ; type StatiCAD « Montant de ferme » (ne reçoit pas d’appui automatique).
Contrefiche	Depuis chaque montant, de part et d’autre, le long de la panne ou du faîtage porté ; à l’angle indiqué par rapport au montant.	Articulée aux deux extrémités (effort axial seul). Raccourcie selon le même angle si elle ne tient pas sur le montant.
Planche d’égout	Le long de la ligne d’égout ; relie les abouts des chevrons.	Continue.
Sablière	Le long de la ligne d’appui (facultative, désactivée par défaut).	Se confond avec la poutre en béton armé s’il en existe une sur la ligne d’appui.
Chevêtre d’ouverture	Le long du bord d’une ouverture de toiture, dans le plan du pan (Section 10).	Divisé aux extrémités des éléments coupés, qui y sont articulés. Dans une ouverture située à l’intérieur d’un seul pan, il est articulé sur les chevrons d’enchevêtrure ; dans les autres ouvertures, ses angles sont rigides.
Chevron d’enchevêtrure	De part et d’autre d’une ouverture située à l’intérieur d’un seul pan, sur toute la longueur le long de la pente (Section 10.3).	Comme un chevron, avec la section du chevêtre.
Poteau en bois (toiture autonome)	Sous chaque nœud de chevron, d’arêtier/noue et de pignon situé sur la ligne d’appui, depuis la base du niveau (Section 4.3).	Type Poteau/montant en bois : la base reçoit un appui automatique, la tête est continue.

2.3. Liaison avec le modèle d’analyse

Dans le modèle aux éléments finis, deux éléments ne sont liés que si l’extrémité de l’un se trouve sur l’autre. L’assistant crée donc explicitement chaque point de liaison :

• Accrochage des côtés : la ligne des nœuds d’éléments finis d’une poutre de bord se trouve sur son axe défini et non au centre de la poutre (dans l’exemple, à 12,5 cm du centre vers l’extérieur). Lorsque l’option « Accrocher les côtés aux lignes FEM des poutres » est activée (par défaut), les côtés du polygone sont déplacés sur la ligne des nœuds d’une poutre parallèle située à moins de 30 cm ; les pieds des chevrons et les extrémités des arêtiers sont ainsi liés à la poutre.
• Division : les chevrons sont divisés aux croisements avec les pannes, les pannes et le faîtage aux extrémités des montants et des contrefiches, les arêtiers et les noues aux extrémités des pannes.
• Fusion : les extrémités distantes de moins de 6 cm sont fusionnées (afin que des poutres décalées dans la tolérance de nœud de 5 cm du programme ne manquent pas une liaison).
• Emprise des poteaux : le programme relie à l’axe du poteau, par une poutre fictive, une extrémité de poutre qui tombe dans l’emprise en plan d’un poteau. Cette liaison n’est établie que si l’extrémité de la poutre se trouve dans la plage de cotes du poteau ; les extrémités de chevrons, de faîtage et de pannes situées bien au-dessus de la tête d’un poteau ne sont pas liées au poteau. Les chevrons conservent donc leur pleine longueur et un entraxe régulier, y compris sur les files de poteaux.

3. Ouverture de l’assistant et polygone de toiture

L’assistant s’ouvre de trois façons : le bouton Toiture de la barre d’outils de gauche (sous les boutons Ferme et Panne), Dessiner › Toiture (assistant de toiture automatique)... et Macros › Assistant de toiture (toiture automatique).... La toiture est construite au niveau actif ; l’assistant ne s’ouvre pas au niveau de fondation.

Le polygone de toiture se définit de l’une des deux façons suivantes :

1. Dalle polygonale sélectionnée : si une dalle polygonale est sélectionnée en plan à l’ouverture de l’assistant, ses angles deviennent le polygone de toiture. Lorsque la fenêtre est ouverte, on peut aussi utiliser le bouton « Depuis la dalle polygonale sélectionnée ». L’option de revêtement passe alors automatiquement à « Mailler la dalle polygonale source sur la toiture ».
2. Dessin en plan : le bouton « Dessiner en plan » ferme la fenêtre ; cliquez dans l’ordre sur les angles de la ligne d’appui dans le plan (Shift : orthogonal). Un clic sur le premier point ou un clic droit ferme le polygone (au moins 3 points) et l’assistant se rouvre. Les points intermédiaires situés sur une même droite sont fusionnés.

Figure 2 – Assistant de toiture : aperçu en plan à gauche (pans, éléments, numéros des côtés), onglet Toiture à droite

4. Onglet Toiture

4.1. Pente et pignons

La Pente par défaut (en pourcentage ; l’angle en degrés est affiché à côté) est la pente des nouveaux côtés ; « Appliquer à tous les côtés (supprime les pignons) » donne cette pente à tous les côtés et supprime les pignons. Le tableau des côtés indique la longueur, la pente et l’état de pignon de chaque côté. La cellule de pente est modifiable ; la nouvelle valeur est appliquée avec Enter ou lorsque vous passez à une autre cellule. Cocher la case Pignon, ou cliquer sur un côté dans l’aperçu, active ou désactive le pignon (au moins un côté doit rester incliné). Les numéros des côtés sont affichés dans des cercles dans l’aperçu ; les côtés en pignon sont en violet.

Figure 3 – Toiture en L : les extrémités des deux ailes sont en pignon, une noue à l’angle rentrant ; l’aperçu 3D se fait pivoter en faisant glisser la souris

4.2. Égout et niveau d’assise

Paramètre	Description
Débord d’égout (horizontal)	Dépassement des abouts des chevrons au-delà de la ligne d’appui (50 cm par défaut).
Débord de rive	Dépassement du faîtage et des pannes au-delà des côtés en pignon (30 cm par défaut).
Niveau d’assise	Cote supérieure du niveau actif (par défaut) : la toiture repose à la cote des dalles/poutres du dernier niveau. Base du niveau actif (niveau de toiture) : sur un niveau de toiture distinct, la toiture repose à la base du niveau (sur les poutres du niveau inférieur) ; sur un niveau sans dalles, l’assistant choisit lui-même cette option.
Rehausse de la ligne d’appui	Hauteur des pieds des chevrons au-dessus du niveau d’assise (par ex. un mur de surcroît).
Accrocher les côtés aux lignes FEM des poutres (≤ 30 cm)	Section 2.3.
Matériau bois	Matériau de tous les éléments de la toiture (bois du projet et de la bibliothèque).

danger

Niveau de toiture distinct et analyse modale : dans une analyse modale avec diaphragme rigide, aucun nœud n’est lié au nœud maître du diaphragme d’un niveau de toiture sans dalles ; la solution modale peut donc ne pas converger. Lorsque la toiture est analysée avec le bâtiment, placez-la au-dessus du dernier niveau (par défaut).

4.3. Analyse de toiture autonome

Pour analyser la toiture seule, indépendamment d’un bâtiment (par exemple dans un projet vide), cochez Analyse de toiture autonome (sans bâtiment). Des poteaux sont alors placés depuis la base du niveau sous les nœuds qui reposeraient normalement sur des poutres : les pieds des chevrons en retrait de l’égout, les angles des arêtiers et des noues, et les nœuds des pannes et du faîtage situés sur les lignes de pignon (Poteau/montant en bois dans une toiture en bois, poteaux en acier dans une toiture en acier, poteaux en acier léger dans une toiture en acier léger). Ils sont créés comme poteaux et non comme montants de ferme ; leurs bases reçoivent donc des appuis automatiques. La section des poteaux se règle avec « Poteau b × h » (bois, 12 × 12 cm par défaut) ou avec un profilé de poteau (acier, acier léger).

Les montants situés sous les pannes et le faîtage descendent eux aussi jusqu’à la base du niveau et deviennent des poteaux en bois ; cocher l’option fait passer la disposition des montants à « À espacement égal ». La toiture repose sur la cote supérieure du niveau actif ; le niveau d’assise et l’accrochage aux poutres ne sont pas utilisés (ils sont grisés).

Figure 4 – Analyse de toiture autonome : poteaux en bois depuis la base du niveau sous les pieds des chevrons, montants descendant jusqu’à la base du niveau ; à droite, l’option de l’onglet Toiture

info

Nombre de poteaux et analyse : un poteau est placé sous chaque pied de chevron ; l’espacement des poteaux est donc égal à l’entraxe des chevrons (80 poteaux pour l’exemple de 12 × 8 m). Dans un projet vide, l’analyse de toitures à croupes de 10 × 6 m et de 45 × 24 m s’est achevée sans avertissement d’élément flottant ni de matrice singulière ; les bases des poteaux ont reçu des appuis encastrés.

5. Onglet Éléments

On y saisit l’entraxe et la section des chevrons ; les pannes (activées/désactivées, entraxe horizontal à la pente par défaut, section), la panne faîtière, les arêtiers/noues, le chevron de rive, la planche d’égout et la sablière sont activés ou désactivés séparément et leurs sections (b × h, cm) sont saisies. Sections par défaut : chevron 5 × 10 (entraxe de 50 cm), panne 10 × 12, faîtage 12 × 16, arêtier/noue 10 × 16, montant 10 × 10, contrefiche 8 × 10, planche d’égout 3 × 15.

Les cotes des pannes sont obtenues en divisant en parts égales la hauteur du point le plus haut de la toiture : l’entraxe est la distance horizontale à la pente par défaut (par ex. 200 cm × 33 % → un pas de cote d’au plus 66 cm). La ligne de synthèse indique le pas de cote réel.

Figure 5 – Onglets Éléments, Montants et Charge / revêtement

5.1. Toitures en acier et en acier léger

Lorsque le Type de matériau de l’onglet Toiture est réglé sur Acier ou Acier léger (acier : Ultimate et Hybrid ; acier léger : Ultimate uniquement), les cases b × h des onglets Éléments, Montants et Ouvertures sont remplacées, pour chaque groupe d’éléments, par une famille de profilés et un profilé ; la section des poteaux d’une toiture autonome devient elle aussi un profilé. La liste des matériaux affiche les nuances d’acier (S235 par défaut). Le changement de type ramène le matériau, les profilés et la disposition (entraxe des chevrons et des pannes, montants, contrefiches) aux valeurs par défaut du type ; la pente, le polygone, l’égout, les ouvertures et les réglages de charge sont conservés.

Type	Disposition	Profilés par défaut
Acier	Les chevrons principaux sont répartis régulièrement le long de chaque pan, à 400 cm au plus ; les pannes (150 cm en plan) reposent sur les chevrons ; les pannes, le faîtage et la planche d’égout sont posés sur les chevrons avec une excentricité d’axe (décalage, Section 5.2). Les pannes, le faîtage et la planche d’égout sont divisés en travées à chaque chevron principal et sur la ligne d’appui (Lb = travée ; continus dans le modèle aux éléments finis). Les montants et les contrefiches sont désactivés ; la charge de revêtement est appliquée aux pannes (Section 7).	Chevron IPE 200, panne IPE 120, faîtage IPE 160, arêtier/noue IPE 200, planche d’égout UPN 120, sablière IPE 160, montant HE 100 A, contrefiche IPE 100, poteau HE 160 A
Acier léger	Équivalent de la disposition en bois : chevrons C/Σ à 60 cm, pannes sous les chevrons, montants et contrefiches activés ; la charge de revêtement est appliquée aux chevrons. Aile supérieure des chevrons vissée au revêtement (maintenue latéralement) est cochée par défaut (pas de déversement sous moment positif) ; décochez-la si le revêtement n’est pas vissé.	Chevron, panne, faîtage, sablière CC C150x80x20x2 ; arêtier/noue CC C200x80x16x2 ; planche d’égout, montant, contrefiche CC C100x60x18x2 ; poteau CC C150x80x21x2,5

Figure 5a – Toiture en acier (toiture à croupes de 12 × 8 m, 30 %) : chevrons principaux régulièrement espacés, pannes à 150 cm ; profilés par groupe

Figure 5b – Toiture en acier léger : chevrons C à 60 cm, aile supérieure des chevrons vissée au revêtement

Si l’on choisit « (chevron) » sur la ligne du chevêtre, le chevêtre reçoit le profilé des chevrons. La ligne de synthèse indique le poids total (kg). Les éléments en acier passent par la vérification des éléments en acier, les éléments en acier léger par la vérification des éléments en acier léger ; la mise en évidence et le décompte des éléments insuffisants (Section 9.3) fonctionnent pour les deux types.

danger

Faîtage d’une toiture en acier à deux versants : dans une toiture en acier à deux versants sans montants, la panne faîtière est une poutre porteuse entre les murs pignons et les paires de chevrons. Dans un exemple de 10 × 8 m, le faîtage IPE 160 par défaut (ainsi que les pannes UPN 100, si elles sont choisies) est insuffisant ; ajoutez des montants sous un long faîtage ou utilisez un profilé de faîtage plus grand. Une toiture à croupes de 12 × 8 m avec les profilés par défaut ne comporte aucun élément insuffisant (plus grand rapport 0,32, chevron IPE 200 ; 0,28 pour les pannes).

5.2. Excentricité d’axe (décalage)

Les options Excentricité d’axe (décalage), à la fin de l’onglet Éléments, introduisent dans le modèle l’excentricité des pannes, de la panne faîtière et de la planche d’égout par rapport aux chevrons. Le nœud d’éléments finis reste commun avec le chevron (la division des éléments et les liaisons ne changent pas) ; seul l’axe de l’élément est déplacé par un décalage (ofset2). L’excentricité est prise en compte dans l’analyse lorsque « Prendre en compte les valeurs Offset1 et Offset2 dans la matrice de rigidité du système » est activé dans les Paramètres généraux du projet (par défaut), et la vue 3D dessine l’élément décalé.

Option	Toiture en acier (activée par défaut)	Toiture en bois et en acier léger (désactivée par défaut)
Panne	Les pannes reposent sur les chevrons : axe à la face supérieure du chevron + hpanne/2	Les chevrons reposent sur les pannes : axe de la panne à la face inférieure du chevron − hpanne/2
Faîtage	La panne faîtière repose sur les chevrons	Les chevrons reposent sur la panne faîtière (faîtage en dessous)
Planche d’égout	La planche d’égout repose sur les abouts des chevrons	(pas d’option : la planche d’égout est la planche placée aux abouts des chevrons)

Les faces supérieure et inférieure d’un chevron incliné se trouvent, verticalement, à h_chevron/(2·cos α) de son axe ; pour les pannes, on utilise la pente du pan, pour le faîtage et la planche d’égout, la pente par défaut. Exemple : chevron IPE 200, panne IPE 120, pente de 30 % → axe de la panne 10,44 + 6 = 16,44 cm au-dessus du nœud ; chevron en bois 5 × 10, panne 10 × 12 → 5,22 + 6 = 11,22 cm en dessous. Les options sont enregistrées avec le projet.

Figure 5c – Options d’excentricité d’axe d’une toiture en acier (éléments posés sur les chevrons)

6. Montants et contrefiches

Les montants sont placés sous les pannes et la panne faîtière. Deux dispositions sont possibles :

Disposition	Description
Sur les lignes de poutres porteuses (par défaut)	Un montant est placé là où une panne ou le faîtage croise en plan une poutre située à la cote supérieure du niveau ; son extrémité inférieure repose sur la ligne des nœuds de la poutre et est liée à la poutre dans l’analyse. Pour une panne ou un faîtage sans poutre en dessous, la synthèse affiche un avertissement.
À espacement égal	Les montants sont répartis régulièrement sans dépasser l’espacement indiqué. S’il n’y a pas de poutre sous leurs extrémités inférieures, ils sont flottants dans l’analyse (une coque de dalle ne reçoit pas de nœud intérieur) ; le programme émet un avertissement.

Les contrefiches sont placées depuis chaque montant, de part et d’autre de l’élément qu’il porte, à l’angle indiqué par rapport au montant (45° par défaut) et avec la longueur horizontale indiquée (60 cm par défaut). Si la longueur verticale ne tient pas sur le montant, la contrefiche est raccourcie selon le même angle ; du côté où le montant voisin est trop proche, la contrefiche est omise.

astuce

Portée des pannes : lorsque les montants ne sont placés que sur les lignes porteuses, la portée des pannes peut atteindre l’espacement des poutres (6,5 m dans l’exemple). Après les vérifications des éléments, si nécessaire, choisissez l’espacement égal et ajoutez des poutres sous les montants, ou augmentez la section des pannes.

7. Onglet Charge / revêtement

Option	Description
Comme charge linéique sur les chevrons	Chaque chevron reçoit, sur une largeur égale à son entraxe, la charge de revêtement G (sur la surface de la toiture, kg/m²) et la charge de neige (en projection horizontale, kg/m² × cos α) sous forme de charges linéiques (charges G et Q supplémentaires de la poutre, kg/m). Valeurs par défaut : G = 50, neige = 75 kg/m².
Mailler la dalle polygonale source sur la toiture	Si le polygone de toiture a été pris sur une dalle polygonale, la dalle est ajustée à la surface de la toiture par un maillage triangulaire d’après les cotes d’extrémité des poutres (identique à Macros › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması) ; voir Ajustement automatique des cotes du revêtement de toiture et des montants). Les charges sont les valeurs G/Q propres de la dalle ; pour le revêtement, utilisez une dalle mince et légère (par ex. OSB). Les nœuds situés sous la surface de la toiture (pieds des montants, contrefiches, membrures inférieures de fermes, poutres de niveau sous la toiture) ne sont pas utilisés dans le maillage ; leur nombre est indiqué dans la synthèse. Les ouvertures de toiture situées à l’intérieur de la dalle sont retirées du maillage (Section 10.2).
Aucune charge	Aucune charge supplémentaire n’est appliquée aux éléments de la toiture (poids propre seul).

Dans une toiture en acier, l’option « Comme charge linéique sur les chevrons » charge les pannes : chaque panne reçoit, sur une largeur égale à son entraxe, les charges linéiques de revêtement (sur la surface de la toiture) et de neige (en projection horizontale) ; la panne faîtière reçoit la bande de faîtage (un demi-entraxe sur chacun des deux pans) et la planche d’égout la bande d’égout (débord + un demi-entraxe). Si la planche d’égout ou la panne faîtière est désactivée, cette bande est ajoutée à la panne la plus basse ou la plus haute ; dans une toiture sans pannes, ce sont les chevrons principaux qui sont chargés. Dans l’exemple de la toiture à croupes de 12 × 8 m, la charge totale de revêtement est de 6299 kg (surface de la toiture 122 m² × 50 kg/m² = 6108 kg ; la différence provient du demi-entraxe voisin de la ligne d’appui, donné lui aussi à la planche d’égout, du côté de la sécurité).

Groupe de sélection : tous les éléments sont placés dans un seul groupe de sélection (ROOF-01, ROOF-02 … ; le préfixe peut être modifié) ; le groupe peut être sélectionné et supprimé. Si « Supprimer et remplacer la toiture précédente » est coché, la toiture ouverte (ou la toiture précédente sur le même polygone) est supprimée et la nouvelle est construite sous le même nom (Section 9).

8. Création de la toiture et résultat

« Créer la toiture » ajoute les éléments au modèle ; la fenêtre de résultats indique le nom du groupe, le nombre de poutres et de montants, la liste des éléments et les avertissements. Une entrée d’annulation est enregistrée avant et après l’opération : Annuler supprime la toiture en une seule étape.

Figure 6 – Exemple de toiture à croupes (aperçu 3D) : anneau de pannes, faîtage, arêtiers, montants sur les lignes de poutres et contrefiches

9. Ouverture et modification d’une toiture enregistrée

Le polygone et tous les paramètres de chaque toiture construite par l’assistant sont enregistrés dans le fichier du projet (V10.0.7.1 et versions ultérieures ; .sbd et .sy4). Lorsque le projet est fermé puis rouvert, le bouton Toiture n’ouvre pas un assistant vide : on peut modifier des paramètres tels que les chevrons, les pannes et les montants, puis reconstruire la même toiture.

9.1. Ouverture d’une toiture enregistrée

À l’ouverture de l’assistant, la toiture est choisie dans l’ordre suivant :

1. Si un élément de la toiture est sélectionné en plan ou dans la vue 3D (chevron, panne, montant…), cette toiture est ouverte.
2. Si une toiture a été construite sur la dalle polygonale sélectionnée, cette toiture est ouverte.
3. Sinon, la dernière toiture construite ou ouverte au niveau actif au cours de la session est ouverte.
4. Sinon, la dernière toiture enregistrée du niveau actif est ouverte ; si le niveau n’a pas de toiture, l’assistant s’ouvre vide pour une nouvelle toiture.

La liste Toiture au-dessus de l’aperçu affiche toutes les toitures enregistrées du projet (nom du groupe et niveau) ; choisir une autre toiture charge son polygone et ses paramètres. — Nouvelle toiture — vide le polygone (les paramètres sont conservés) afin de pouvoir dessiner une nouvelle toiture.

Figure 7 – Après la réouverture du projet, le bouton Toiture ouvre la toiture enregistrée CATI-01 avec son polygone et ses paramètres ; le bouton devient « Mettre à jour la toiture »

9.2. Mise à jour de la toiture

Lorsqu’une toiture enregistrée est ouverte, Mettre à jour la toiture supprime tous les éléments de l’ancienne toiture et la reconstruit avec les nouveaux paramètres sous le même nom de groupe (par ex. ROOF-01) ; une seule commande Annuler la rétablit. Si « Supprimer et remplacer la toiture précédente » est décoché, l’ancienne toiture est conservée et une seconde toiture (ROOF-02) est construite avec les nouveaux paramètres.

danger

Modifications manuelles : la toiture est régénérée à partir de ses paramètres à chaque mise à jour. Les modifications manuelles apportées aux éléments de la toiture (éléments déplacés, supprimés ou redimensionnés) sont perdues lors de la mise à jour ; modifiez les sections dans l’onglet Éléments de l’assistant.

9.3. Éléments insuffisants

Après une analyse, les éléments de la toiture ouverte qui ne satisfont pas la vérification des poutres/poteaux en bois lors de la dernière analyse sont dessinés en rouge dans l’aperçu (plan et 3D) et leur nombre est affiché au-dessus de l’aperçu (par ex. « Dernière analyse : 49 / 177 éléments insuffisants »). Les lignes rouges correspondent aux positions des éléments existants dans le modèle ; l’affichage est désactivé dès qu’un paramètre change, car les éléments se déplacent avec les nouveaux paramètres. Sans analyse, l’assistant affiche « Lancez l’analyse pour afficher les éléments insuffisants ».

Figure 8 – Chevrons, pannes et arêtiers insuffisants d’une toiture à sections faibles, affichés en rouge après l’analyse

info

Assistants de ferme et de pannes : les paramètres des assistants de ferme et de pannes sont eux aussi enregistrés dans le fichier. Macros › Modifier la ferme sélectionnée ouvre une ferme enregistrée avec ses propres paramètres (le titre de la fenêtre indique le nombre d’éléments insuffisants lors de la dernière analyse). Si l’assistant de pannes est ouvert alors qu’une panne est sélectionnée, il ouvre ce groupe de pannes avec ses paramètres et avec les fermes sur lesquelles il repose cochées ; Mettre à jour les pannes reconstruit le groupe sous le même nom.

astuce

Toitures construites avec une version antérieure : les toitures construites avant la V10.0.7.1 n’ont pas de paramètres dans le fichier ; sélectionner un élément d’une telle toiture puis ouvrir l’assistant affiche une note. Pour la modifier avec l’assistant, construisez une nouvelle toiture et supprimez l’ancien groupe.

10. Ouvertures de toiture

Une ouverture est pratiquée dans la toiture pour une tour, une gaine d’ascenseur ou une cage d’escalier, une cheminée ou une fenêtre de toit. Une toiture peut comporter un nombre quelconque d’ouvertures. Elles sont inscrites dans l’enregistrement de la toiture (Section 9) et appliquées de nouveau à chaque mise à jour de la toiture.

10.1. Dessin d’une ouverture

Les ouvertures sont listées dans l’onglet Ouvertures, le dernier onglet de l’assistant (O1, O2 … : nombre d’angles et dimensions en plan). Le polygone de toiture doit être défini avant de dessiner une ouverture.

1. Appuyez sur Dessiner une ouverture en plan ; la fenêtre se ferme. Cliquez dans l’ordre sur les angles de l’ouverture dans le plan (Shift : orthogonal). Un clic sur le premier point ou un clic droit ferme le polygone (au moins 3 points).
2. L’assistant se rouvre avec l’ouverture dans la liste et les éléments coupés dans l’aperçu. L’ouverture doit être dessinée au niveau de la toiture ; une ouverture dessinée à un autre niveau n’est pas ajoutée.
3. Créer la toiture ou Mettre à jour la toiture construit la toiture avec ses ouvertures.

Supprimer la sélection supprime l’ouverture sélectionnée dans la liste, Tout supprimer supprime toutes les ouvertures. Une ouverture peut dépasser le bord de la toiture (une tour qui coupe l’égout) : la partie située hors de la toiture est représentée par un trait rouge discontinu dans l’aperçu et ne reçoit aucun élément.

Figure 9 – Onglet Ouvertures : O1 à l’intérieur d’un seul pan (chevrons d’enchevêtrure de part et d’autre), O2 sur le faîtage, O3 une tour qui coupe l’égout ; chevêtres d’ouverture en magenta, synthèse et avertissement en bas

10.2. Éléments coupés et chevêtres

• Les chevrons, les pannes, le faîtage, les arêtiers, les noues, les chevrons de rive, la planche d’égout et les sablières qui traversent une ouverture sont coupés à son bord ; les extrémités coupées sont articulées. Aucun montant n’est placé à l’intérieur d’une ouverture.
• Un chevêtre d’ouverture court le long du bord de l’ouverture, dans le plan du pan. Les éléments coupés aboutissent sur le chevêtre, qui est divisé en ces points ; ils sont donc liés dans l’analyse. Sa section se règle avec Section du chevêtre b × h ; si le champ est laissé vide, la section des chevrons est utilisée.
• En mode charge linéique sur les chevrons, aucune charge de revêtement n’est appliquée dans l’ouverture (les chevrons s’arrêtent à son bord). Si le revêtement est une dalle polygonale maillée sur la toiture (Section 7 ; Macros › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla), les ouvertures situées à l’intérieur du polygone de la dalle sont retirées du maillage : des nœuds sont placés le long du bord de l’ouverture, le maillage suit ce bord et il ne reste dans l’ouverture ni triangle ni charge de revêtement. Pour une ouverture qui traverse la limite de la dalle (par ex. une tour qui traverse la ligne d’appui), la limite du maillage est entaillée le long du bord de l’ouverture. Seule une ouverture qui englobe un angle du polygone de la dalle n’est pas retirée ; la fenêtre de résultats le signale, et pour une telle ouverture, dessinez le polygone de la dalle autour d’elle ou utilisez le mode charge linéique sur les chevrons.

La synthèse décompte ce qui a été coupé, par exemple : « 3 ouverture(s) : 7 chevron(s) coupé(s), 2 chevron(s) d’enchevêtrure ; 1 panne(s) coupée(s), leur charge est reprise par le cadre de l’ouverture ; 1 ligne(s) de faîtage/arêtier/noue/rive coupée(s) ».

10.3. Types d’ouverture

Ouverture	Emplacement	Cheminement des charges
Ouverture à l’intérieur d’un seul pan (fenêtre de toit, petite cheminée)	À l’intérieur d’un seul pan de toiture, à au moins 10 cm de sa limite.	Des chevrons d’enchevêtrure sur toute la longueur (section du chevêtre) courent le long de la pente de part et d’autre de l’ouverture. Les chevêtres y sont articulés, et les chevrons et les pannes coupés reposent sur ce cadre. Un chevron courant situé à moins de 10 cm d’un chevron d’enchevêtrure est omis et sa charge passe au chevron d’enchevêtrure. La toiture se porte elle-même ; aucun mur n’est nécessaire dans l’ouverture.
Ouverture générale (tour, gaine, grande cheminée)	Traverse une ligne de faîtage, d’arêtier, de noue, de rive ou d’égout, ou chevauche une autre ouverture le long de la pente.	Pas de chevrons d’enchevêtrure. Le chevêtre est divisé là où il traverse une limite de pan et chaque tronçon se trouve dans le plan de son propre pan ; les angles sont rigides. Les chevêtres doivent être portés par des murs, des voiles ou un portique dessinés dans l’ouverture (Section 10.4) ; la synthèse le rappelle par un avertissement.

Figure 10 – La même toiture dans l’aperçu 3D : les chevêtres se trouvent dans les plans des pans ; dans l’ouverture sur le faîtage (O2), le chevêtre se brise au faîtage

10.4. Murs, voiles ou portiques dans l’ouverture

Dans une ouverture générale, vous dessinez les éléments qui portent les chevêtres : murs en maçonnerie, voiles en béton armé ou portique poutres–poteaux. Pour que les nœuds des chevêtres s’y lient dans l’analyse :

1. Axe : dessinez le mur ou le voile sur le bord de l’ouverture ; son axe dans le modèle d’analyse doit se trouver sur la ligne du chevêtre. Si l’axe est plus éloigné du chevêtre que la tolérance de nœud des éléments finis (5 cm par défaut), les nœuds ne fusionnent pas. Si les axes des murs sont connus, le plus simple est de dessiner l’ouverture sur ces axes.
2. Cote supérieure : le bord supérieur du mur doit se trouver à la cote du chevêtre. Avec un chevêtre incliné, les deux extrémités du mur ont des cotes supérieures différentes ; au lieu de les saisir à la main, utilisez Macros › Seçili duvar/perde üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Égaliser les cotes supérieures des murs/voiles sélectionnés aux cotes des poutres ; Section 11).
3. Portique : si des poteaux portent les chevêtres, placez-les aux angles de l’ouverture et amenez leurs têtes aux chevêtres avec Macros › Seçili dikme/kolon üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Égaliser les cotes supérieures des montants/poteaux sélectionnés aux cotes des poutres).

Exemple : lorsque des murs en maçonnerie sont dessinés sur les bords d’une ouverture située à l’intérieur d’un seul pan et d’une ouverture sur le faîtage, et que leurs cotes supérieures sont réglées avec la macro (qui divise au faîtage les murs qui traversent le faîtage), tous les nœuds de la toiture situés sur les bords des ouvertures sont liés aux murs, aussi bien dans le modèle de mur en coques que dans le modèle de mur en barres, et l’analyse ne signale aucun élément flottant.

Figure 11 – Modèle aux éléments finis (issu de l’analyse) : (a) ouverture à l’intérieur d’un seul pan, les têtes des murs suivent la pente du chevêtre ; (b) ouverture sur le faîtage, murs divisés au faîtage. Gris : coques des murs, magenta : chevêtres et chevrons d’enchevêtrure, marron : autres éléments de la toiture, vert : nœuds des bords de l’ouverture liés aux murs

11. Égalisation des cotes supérieures des murs avec les poutres

Macros › Seçili duvar/perde üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Égaliser les cotes supérieures des murs/voiles sélectionnés aux cotes des poutres ; juste sous la macro des montants/poteaux) règle la cote supérieure des murs et des voiles sélectionnés sur la cote de la poutre qui court le long de leur axe. Son usage principal concerne les murs situés aux bords d’une ouverture de toiture : le bord supérieur du mur suit le chevêtre incliné et le chevêtre est appuyé sur le mur dans l’analyse. La macro est disponible dans toutes les éditions.

11.1. Utilisation

1. Faites du niveau des murs le niveau actif et sélectionnez les murs et les voiles à ajuster. Si aucun n’est sélectionné, la macro demande une confirmation pour traiter tous les murs du niveau actif.
2. Exécutez la macro. Pour chaque mur, elle recherche, au même niveau, des poutres situées le long de l’axe du mur dans le modèle d’analyse : parallèles au mur en plan, les deux extrémités proches de l’axe (à moins de la moitié de l’épaisseur du mur, au minimum la tolérance de nœud) et chevauchant le mur. Les chevêtres, les chevrons, les pannes et les poutres en béton armé sont tous pris en compte.
3. Les cotes supérieures des extrémités gauche et droite du mur sont réglées sur la cote de la poutre en ces points. Si plusieurs poutres se trouvent sur l’axe, la plus haute est retenue ; parmi des poutres de même cote, c’est la plus proche de l’axe qui l’emporte (le chevêtre, et non un chevron qui passe à côté de l’ouverture dans le même pan). Les cotes sont relatives à la cote supérieure du niveau, comme dans les champs de cote supérieure du mur.
4. La fenêtre de résultats liste les anciennes et les nouvelles cotes de chaque mur ainsi que les poutres sur lesquelles il repose (Figure 12). Annuler annule l’opération en une seule étape.

Figure 12 – Les 8 murs situés aux bords de O1 et O2 dans la toiture de la Figure 9 : les murs de O1 (WB05–WB08) suivent désormais les chevêtres ; sur O2, les murs parallèles au faîtage (WB09, WB11) sont réglés à 122,5 cm, les murs qui traversent le faîtage (WB10, WB12) sont divisés en deux au faîtage (nouvelles parties WB13, WB14) et chaque partie suit le chevêtre dans le plan de son propre pan

danger

Saisie manuelle d’une tête inclinée : l’extrémité « gauche » d’un mur est la première extrémité que le programme enregistre pour ce mur (pour un mur horizontal, l’extrémité dont le x est le plus petit ; pour un mur vertical, celle dont le y est le plus grand) ; elle ne dépend pas du sens du dessin. Si les extrémités sont inversées, le mur est construit avec la pente opposée et une partie des nœuds du chevêtre n’y est pas liée. La macro fait elle-même correspondre les extrémités.

11.2. Murs non modifiés

Dans la fenêtre de résultats	Signification	Que faire
déjà égales	Les cotes supérieures sont déjà à la cote de la poutre.	—
sans poutre sur l’axe	Aucune poutre n’a été trouvée le long de l’axe du mur ; les murs sont listés par leur nom à la fin de la fenêtre.	Vérifiez que le mur se trouve sur la ligne du chevêtre et que la toiture est au même niveau.
passerait sous la cote inférieure	La cote de la poutre se situe sous le pied du mur.	Vérifiez le niveau du mur et celui de la toiture.
cote de poutre brisée le long du mur	La poutre présente deux pentes différentes le long du mur : l’ouverture traverse le faîtage ou un arêtier. La macro divise elle-même un tel mur au point de brisure (Section 11.3) ; cette ligne n’apparaît que pour un mur qui ne peut pas être divisé parce que l’une des parties mesurerait moins de 10 cm.	Ajustez le mur ou l’ouverture de façon que le point de brisure ne tombe pas à l’extrémité du mur.
poutre sur une partie du mur seulement	La poutre ne couvre qu’une partie de la longueur du mur (par ex. 25 %) ; le point où la poutre s’arrête est indiqué.	Divisez le mur en ce point et exécutez la macro pour la partie située sous la poutre.

Deux notes peuvent apparaître entre crochets sur la ligne d’un mur modifié :

• une poutre plus basse se trouve aussi sur l’axe, la plus haute a été retenue : une autre poutre (par ex. une poutre de niveau ou un chaînage) se trouve sur la même ligne sous le chevêtre ; le mur est prolongé jusqu’à la poutre la plus haute.
• l’axe de la poutre est à … cm de la ligne FEM du mur : la cote a été réglée, mais l’axe de la poutre est plus éloigné de l’axe du mur que la tolérance de nœud et les nœuds ne fusionnent pas. Placez le mur ou l’ouverture sur une même ligne.

11.3. Division des murs au faîtage

Dans une ouverture qui traverse le faîtage ou un arêtier, le chevêtre passe sur deux pans de toiture ; sur les murs perpendiculaires au faîtage, la cote se brise donc au faîtage. Comme un bord supérieur rectiligne ne peut pas suivre deux pentes, la macro divise un tel mur en deux murs au point de brisure (le faîtage) et règle la tête de chaque partie sur le chevêtre dans le plan de son propre pan. La fenêtre de résultats liste les deux parties avec une note « divisé » et le point de division (WB10 et WB12 sur la Figure 12).

• La division s’effectue de la même façon qu’avec le bouton Duv.Böl (Diviser les murs) du programme (division des murs du niveau à leurs intersections) : la nouvelle partie reprend toutes les propriétés du mur (matériau, épaisseur, charges, armatures) et reçoit le nom du dernier mur du niveau. Les prolongements d’extrémité des parties au point de division sont mis à zéro.
• Un mur qui se brise en plusieurs points (par ex. une ouverture qui traverse à la fois le faîtage et un arêtier) est divisé en chacun de ces points.
• Annuler annule les divisions et les modifications de cotes en une seule étape.
• Si la poutre ne couvre qu’une partie du mur, la macro ne le divise pas ; elle indique le point où la poutre s’arrête.

Le modèle de la Figure 11(b) a été construit de cette façon : les bords supérieurs des parties se rejoignent au faîtage.

12. Notes d’analyse

• Pour les toitures exemples à croupes et à deux versants, l’analyse s’est achevée sans avertissement : aucun groupe d’éléments flottants, aucune matrice de rigidité singulière, une analyse modale normale.
• Le taux de l’avertissement « Erreur partielle lors du transfert des charges » peut varier avec la toiture : il s’agit d’un contrôle global de la descente de charges classique (charge totale du niveau comparée à la charge qui parvient aux éléments verticaux du rez-de-chaussée). Comme les montants reposent sur des poutres, la charge de la toiture n’est pas suivie dans la descente de charges classique ; la solution par éléments finis n’est pas affectée.
• La note « axes de calcul comportant une grille en bois mais sans définition de vibrations » provient des poutres en bois situées au-dessus des dalles du dernier niveau ; aucune vérification des vibrations n’est requise pour la toiture.
• Les chevrons, les pannes et les autres éléments sont vérifiés par le dimensionnement des poutres et des poteaux en bois ; mettez à jour les sections d’après les résultats.

13. Limites

• Les paramètres sont enregistrés avec le projet (V10.0.7.1 et versions ultérieures). Comme la toiture est régénérée à partir de ses paramètres à chaque mise à jour, les modifications manuelles de ses éléments ne sont pas conservées. Les toitures construites avec une version antérieure n’ont pas de paramètres dans le fichier.
• Les lucarnes, les liteaux, les entraits retroussés (toiture sans pannes) et le contreventement des montants ne sont pas encore disponibles.
• Toitures en acier et en acier léger : les assemblages (gousset, soudure, boulon ; vis en acier léger) ne sont pas vérifiés ; les contreventements de stabilité et les poutres de liaison du plan de toiture ne sont pas créés. Pour une toiture en acier léger constituée d’une série de fermes, utilisez les assistants de ferme et de pannes.
• Ouvertures de toiture : le maillage de la dalle de revêtement (Section 7) ne retire pas une ouverture qui englobe un angle du polygone de la dalle (dessinez le polygone de la dalle autour de l’ouverture). Le bord d’une ouverture ne s’accroche pas de lui-même à un axe de mur dessiné ultérieurement ; dessinez l’ouverture sur les axes des murs.
• Dans une toiture autonome, un poteau est placé sous chaque pied de chevron ; une disposition à poteaux plus espacés portant une sablière n’est pas encore disponible.
• Les côtés de polygone courbes ne sont pas pris en charge ; si un côté très court combiné à un grand débord d’égout fait que la ligne d’égout se recoupe, l’assistant émet un avertissement.