Hangar HM2
Hangars métalliques
d'aviation à toiture autoportante de 70 mètres d'ouverture
Par M. HOUEL
ingénieur en chef des Ponts et Chaussées Directeur des Établissements
Daydé
Publié dans Travaux - Décembre 1936.
Photos : service photo BA 106
La puissance et le rayon d'action
des avions modernes rendant précaire l'existence des aérodromes
situés à proximité des frontières, le ministère
de l'Air décidait, au début de l'année 1935, le repli de
certaines bases aériennes vers l'ouest et le sud de la France.
La solution métallique s'imposait en raison de l'urgence des installations,
commandée par les événements ; elle permettait de plus une
construction légère et démontable, avantage particulièrement
précieux ; l'implantation des hangars autour du terrain doit pouvoir en
effet être modifiée suivant les besoins ; il est même nécessaire
de prévoir que les hangars pourront être reconstruits rapidement
en d'autres bases d'aviation.
L'avant-projet retenu par l'Administration, à la suite d'un concours a
été présenté par les Forges et Ateliers de Constructions
électriques de Jeumont et la construction de 27 hangars a été
confiée à cette Société et aux Etablissements Daydé.
Ces hangars métalliques diffèrent des hangars construits jusqu'alors
par le principe même de leur couverture qui est une réalisation métallique
des voiles minces à double courbure dont la théorie a été
présentée par M. l'ingénieur des Ponts et Chaussées
Aimond, dans le Génie civil du 25 février 1933, et a fait l'objet
de plusieurs communications au Congrès de Berlin d'octobre 1936, de l'Association
internationale des Ponts et Charpentes.

L'Administration
avait imposé aux constructeurs des surcharges très importantes en
raison du fait que les bâtiments devaient être situés dans
des endroits dégagés où ils pourraient subir l'action directe
de vents très violents. On devait tenir compte, en plus d'une pression
sur les surfaces directement frappées, de dépressions sur les faces
abritées ou faiblement inclinées sur l'horizontale et de pressions
ou dépressions uniformes à l'intérieur même du hangar.
Les conditions les plus défavorables obtenues en combinant les pressions
intérieures et les dépressions extérieures correspondaient
à un vent de 140 kg par m
2 sur les surfaces verticales et à
un vent ascendant dont l'intensité était également de 140
kg par m
2 sur la couverture. La surcharge de neige de 75 kg par m
2
était réduite à 25 kg par m
2 lorsqu'elle coexistait
avec l'action du vent.
En raison des grandes portées à réaliser et de l'importance
des surcharges, les constructeurs ont utilisé des aciers Martin au chrome-cuivre
à haute résistance " AC 54 " dont les caractéristiques
répondent aux conditions spécifiées dans l'annexe au règlement
du 10 mai 1927 sur le calcul des ponts métalliques. L'indice de corrosion
de ces aciers devait être inférieur à 6.
Le taux de travail autorisé était de 19,2 kg par mm
2
en traction. On devait en outre vérifier que, si les surcharges étaient
accidentellement doublées, les taux de travail n'étaient pas majorés
de plus de 50 %. Il fallait également que la variation des contraintes
dans une pièce rivée soumise à des efforts variables ne dépasse
pas 25,2 kg par mm
2 sous surcharges simples et 1,5 X 25,2 = 37,8 kg
par mm
2 sous surcharges doublées.
Les hangars type Jeumont-Daydé ont une ouverture de 70 m et une profondeur
de 66 m ou 55 m. La hauteur libre sous les tirants est de 10 m. L'ossature repose
sur des fondations en béton de 1,50 m de hauteur au-dessus du sol. Elle
se compose pour un hangar, de 66 m de 6 arcs intermédiaires à tirants
de 71 m de portée, espacés de 11 m d'axe en axe reposant sur des
poteaux verticaux, de 2 arcs pignons de même portée, d'entretoisements
et contreventements divers, d'une couverture en tôle, des ossatures et bardages
des parois, et des portes roulantes permettant l'obturation du pignon ouvert.
Un hangar de 55 m a même constitution mais comporte une travée de
moins.

Les
arcs sont à treillis. Leur section est un rectangle de 1,50 m de hauteur
et 0,80 m de largeur. La fibre moyenne circulaire à un rayon de 86,71 m
ce qui correspond à une flèche de 7,60 m.
Les tirants sont des poutres en caisson de 0,60 m x 0,58 m avec treillis dans
les faces verticales. Ils travaillent en tension sous l'action du poids propre
et de la surcharge de neige et en compression sous l'action ascendante du vent.
Chaque tirant est relié à l'arc par 5 suspentes à treillis.
Les arcs sont construits avec une contre-flèche telle qu'après montage,
sous l'influence du poids propre de toute l'ossature métallique les tirants
soient horizontaux.

Chacun
des arcs et son tirant s'assemblent aux naissances, par un axe d'articulation,
sur deux poteaux de 9,10 m de hauteur. L'un de ces poteaux, articulé à
sa base, permet la libre dilatation de la ferme sous l'action de la température
et des charges. L'autre poteau est stabilisé par une contre-fiche dont
la base est écartée de 10,20 m de celle du poteau. Cette contre-fiche
est placée tantôt à droite, tantôt à gauche du
hangar.
Les entretoisements et contreventements comprennent :
- Les butons supérieurs qui transmettent les tractions horizontales des
tôles de couverture et entretoisent les arcs ;
- Les poutres au vent de pignon situées au niveau des tirants ;
- Les poutres au vent de longs pans qui reçoivent les réactions
des poutres au vent de pignons et les transmettent aux contre-fiches de longs
pans, pour assurer la stabilité du bâtiment dans le sens longitudinal
;
- Les butons inférieurs qui entretoisent les tirants et relient entre elles
les deux poutres au vent de pignons ;
- Des entretoisements verticaux en croix de saint André qui réunissent
entre elles les deux dernières fermes courantes dans les plans verticaux
des suspentes et des butons.

La
couverture est constituée par une toiture auto-portante en tôle de
14/10 de mm d'épaisseur, mise en uvre par bandes de 2,50 m x 10,20
m formées de 6 éléments assemblés à l'atelier
par soudure bout à bout au moyen de la machine automatique Sarazin. La
couverture d'un hangar de 66 m comporte environ 2 500 m de soudure. C'est la première
fois qu'on a exécuté sur une aussi grande échelle la soudure
de tôles minces de 14/10 en AC 54. Les Etablissements Daydé ont effectué
ces soudures à l'aide d'appareils automatiques. Chaque bande est suspendue
par ses extrémités à 2 arcs consécutifs et soutenus
par des pannelettes raidisseuses de 160 mm de hauteur ; les bords des bandes élémentaires
sont raidis, pour leur permettre de résister aux efforts exercés
par les boulons d'assemblage, par des fers plats de 4 mm d'épaisseur soudés
par points, après interposition entre les épaisseurs à souder
d'un enduit d'étanchéité. La couverture d'un hangar de 66
m comporte environ 130 000 points de soudure. L'automatisme complet de la machine
à souder Sciaky, par points, a nécessité une mise au point
particulièrement délicate.
Les arcs étant de forme circulaire, la toiture se trouve composée
de segments d'hyperboloïdes de révolution ayant un axe horizontal
commun parallèle aux longs pans. Les charges descendantes sont reportées
sur les arcs par chaque bande de tôle travaillant comme un câble de
pont suspendu. Les tractions qui en résultent
sur les arcs s'équilibrent 2 à 2, chaque arc étant encadré
par deux demi-segments d 'hyperboloïde. Aux deux extrémités,
le long des pignons, les tôles de couverture sont fixées suivant
le cercle de gorge de l'hyperboloïde sur les arcs de rive qui sont ainsi
soumis à des efforts de flexion et de torsion.
Finalement les résultantes des tractions sont prises par les butons supérieurs
qui passent à travers la partie inférieure des arcs et sont tangents
aux tôles de couverture au droit du cercle de gorge.
Les charges ascendantes sont au contraire reportées aux extrémités
des arcs par la tôle qui travaille comme dans un cylindre de révolution
; les contraintes dans la tôle sont alors perpendiculaires à celles
engendrées par les charges descendantes. Les tractions produites dans le
sens des parallèles sont transmises aux arcs par l'intermédiaire
des génératrices rectilignes de l'hyperboloïde. Au voisinage
des longs pans, les génératrices de l'hyperboloïde ne rencontrant
plus les arcs, il a fallu armer la tôle suivant ses méridiens par
l'adjonction d'entretoises entre les pannelettes.

Sur
les 3 côtés non ouvrants du hangar règne une murette en béton
armé de 1,50 m de hauteur sur laquelle repose le bardage en tôle
pliée de 14/10 de mm d'épaisseur. Ce bardage réalisé
à l'aide de tôles de 1 m de largeur, pliées à la machine,
ce qui réduit leur largeur utile à 72 cm avec un creux de 24 cm,
est en somme une tôle ondulée à très grandes ondes
qui travaillé en flexion. Les longs pans sont vitrés sur une hauteur
de 2,70 m au-dessus du bardage. La partie centrale des frontons des pignons est
également vitrée sur 35,50 m de longueur. Une partie des vitrages
du pignon fermé est ouvrante et manuvrable à la main du sol
du hangar.
Le hangar est fermé par des portes roulantes du type Huguet-Tournemine.
Elles sont composées de 15 vantaux de 10 m de hauteur et de 4,70 m de largeur
manuvrables à bras. Ces vantaux roulent sur un chemin constitué
par 2 rails de 9,5 kg réglables en hauteur et sont guidés à
leur partie supérieure par 2 galets se déplaçant entre 2
fers U portés par le tirant de l'arc de rive. Les vantaux se garent sur
un côté du hangar où, grâce à un dispositif de pivotement réalisé à l'aide d'un
dédoublement des chemins de roulement et de guidage, ils s'empilent les uns derrière
les autres. Les tôles de bardage sont du même type que celles du hangar, mais
elles ont 20/10 de mm d'épaisseur.

Tous
les éléments constitutifs des hangars ont été assemblés par boulonnage. Un hangar
de 66 m comporte plus de 100 000 boulons en acier " AC 50 " dont près de 30 000
boulons de 6 mm pour assemblage des tôles de bardage et environ 35 000 boulons
de 16 mm avec rondelles en plomb pour assemblage des tôles de toiture. Une équipe
de boulonneurs posait 200 à 250 boulons par jour.
Toutes les pièces ont reçu à l'atelier, après brossage du métal, une couche de
brai. Après montage il a été appliqué deux couches de peinture au brai d'aluminium
contenant 220 g de poudre d'aluminium par kg de vernis. La quantité de poudre
l'aluminium déposée par couche et par mètre carré ne devait pas être inférieure
à 12 g. Un hangar de 66 m qui comporte 30 000 m
2 de surface à peindre
par couche, était peint en 15 jours par une équipe de 22 hommes.

Le
montage des 11 hangars de l'aérodrome de Bordeaux-Teynac et des 4 hangars de la
base de Lanvéoc-Poulmic a été effectué par les Etablissements Daydé dans les conditions
suivantes :
Les fermes principales ont été montées à l'aide d'un échafaudage roulant s'élevant
jusqu'au niveau des tirants, échafaudage sur lequel se déplaçait une grue pivotante
de 6 t. L'ensemble était ripé pour le montage des fermes successives, puis ripé
à l'emplacement du hangar suivant. Trois échafaudages et trois grues pivotantes
permettaient de mener parallèlement le montage de 3 hangars. Avec un personnel
entraîné, une ferme était montée en 9 h et les 6 fermes d'un hangar en 24 jours.
Les tôles de toiture étaient hissées sur des berceaux à l'aide d'un chariot roulant
sur les arcs.
Le tonnage monté par semaine a atteint 96 t pour un hangar et 315 t pour l'ensemble
du chantier de Bordeaux-Teynac, avec un effectif de 300 hommes environ.
Le poids d'un hangar, non compris les portes roulantes, est de 550 t ce qui correspond
à environ 115 kg par m
2 couvert.