Les structures spatiales ne sortent pas d’un moule unique : avec la même sphère et le même tube, on réalise aussi bien la toiture plane d’une usine que la coupole d’une mosquée. Cet article passe en revue leurs types selon trois critères : la forme géométrique, le nombre de couches et la trame.
Les types selon la forme
Structure spatiale plane
Les plans des membrures supérieures et inférieures sont parallèles. C’est le type le plus courant et le plus économique, pour usines, entrepôts, gares et salles. Une légère pente ou des hauteurs d’appui variables assurent l’écoulement des eaux.
Structure spatiale à versants
La toiture est inclinée dans une ou deux directions. Pluie et neige s’évacuent naturellement ; c’est la forme privilégiée dans les régions fortement enneigées.
Structure spatiale en voûte
La forme cylindrique réduit les efforts dans les barres grâce à l’effet d’arc. Elle donne un résultat économique et élégant sur les piscines, les tennis couverts, les marchés et les atriums.
Dôme en structure spatiale
La forme la plus efficace sur plans circulaires et polygonaux. Elle se réalise en simple ou double couche pour les mosquées, arenas, manèges et planétariums.
Pyramides et formes libres
Les pyramides servent pour les auvents d’entrée et les verrières ; les formes ellipsoïdales, ondulées et à double courbure pour les aérogares, centres commerciaux et bâtiments emblématiques. Dans ces systèmes, les angles de perçage de chaque nœud sont usinés spécifiquement.
Selon le nombre de couches
| Type | Fonctionnement | Emploi |
|---|---|---|
| Simple couche | Les barres suivent une seule surface courbe ; c’est la forme qui porte | Dômes et voûtes de petite à moyenne portée |
| Double couche | Membrures supérieures et inférieures reliées par des diagonales | La grande majorité des charpentes tridimensionnelles |
| Triple couche | Un plan de membrures supplémentaire au milieu | Très grandes portées, charges lourdes |
Selon la trame
- Carré sur carré : membrures de même direction, décalées d’un demi-module. La trame la plus répandue.
- Carré sur diagonale : nappe inférieure tournée de 45° ; moins de barres, système plus léger.
- Trame triangulaire (trois directions) : rigidité égale dans toutes les directions ; pour dômes et plans hexagonaux.
Selon le mode d’appui
Une structure spatiale peut être appuyée sur ses quatre rives, sur des poteaux d’angle seulement ou sur trois rives. Les systèmes en console, comme sur les tribunes et auvents, sont aussi courants. Le schéma d’appui influe directement sur les sections des barres et les diamètres de tubes ; il faut donc y penser dès le début de la conception architecturale.
Quelle structure spatiale pour quel bâtiment ?
| Bâtiment | Système conseillé |
|---|---|
| Usine, entrepôt | Nappe plane ou à versants, double couche |
| Piscine, tennis couvert | Voûte cylindrique |
| Mosquée, manège, salle circulaire | Dôme |
| Tribune de stade, auvent d’aérogare | Double couche en porte-à-faux |
| Atrium de centre commercial | Voûte ou forme libre à couverture translucide |
Tableau donné à titre d’orientation. Le système définitif est arrêté en évaluant ensemble la portée, les charges et le projet architectural.
Questions fréquentes
Quel est le type le plus économique ?
Sur plan rectangulaire, la nappe plane à double couche en trame carré sur carré est en général la plus économique : les types de barres se répètent, fabrication et montage sont rapides.
La simple couche convient-elle partout ?
Non. Les systèmes simple couche tirent leur résistance de la forme : ils ne s’emploient que sur des surfaces courbes, dômes et voûtes, et pour des portées limitées.
Indiquez la portée, la surface et le lieu du projet : nos ingénieurs préparent un avant-projet et un chiffrage.
