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Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 1 Dr : SAADI M

Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 1 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 Généralités sur l’acier 1. QU'EST-CE QUE L'ACIER ? L’acier est le matériau de prédilection de l’architecture durable, créative et technique. Il cumule de multiples avantages pour la construction neuve, la rénovation ou l’évolution des bâtiments. Avec l’acier, toutes les formes, toutes les dimensions sont permises. Les constructions acier sont modulables, libèrent de vastes espaces sans poteaux intermédiaires, sont faciles à entretenir et à réhabiliter et sont évolutives. 2. LES PROPRIÉTÉS DE L'ACIER Les propriétés d’un acier varient énormément en fonction de sa composition chimique et du traitement thermomécanique appliqué pendant le processus de fabrication. Ces deux caractéristiques déterminent sa microstructure et les traitements de surface interviennent également dans ses propriétés. Des produits en acier aux caractéristiques mécaniques et géométriques Les produits en acier utilisés en construction métallique présentent deux types de caractéristiques qui interviennent dans les calculs de résistance des matériaux. Il s'agit d'une part des caractéristiques mécaniques intrinsèques, fonction de la nuance de l'acier et d'autre part des caractéristiques géométriques et d'inertie propres au produit et qui dépendent de ses dimensions et de sa géométrie. Les aciers, une composition chimique à l’épreuve de la résistance Les aciers sont également caractérisés par leur composition chimique qui n'intervient pas directement en résistance des matériaux mais qui joue un rôle important notamment en matière de soudabilité et dans le comportement à la corrosion des ouvrages métalliques. 3. LA FABRICATION DE L'ACIER Les métaux ferreux sont connus depuis la plus haute antiquité sous la dénomination de « fer ». L’âge du fer sert à désigner le tournant décisif de la civilisation humaine après l’âge de la pierre et l’âge du bronze. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 2 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 Si l’on se place du point de vue de la chronologie historique, on peut dire que la production industrielle de l’acier est relativement récente puisqu’elle remonte à une centaine d’années environ. 4. LES GRANDES ÉTAPES La fabrication des aciers se décomposent schématiquement en 6 étapes regroupées en trois parties : la préparation des matières premières, le travail dans l’aciérie et la transformation au laminoir. On distingue deux filières d’approvisionnement de l’aciérie : l’une dite filière fonte, alimentant les hauts fourneaux, et l’autre dite filière électrique, alimentant les fours électriques. 4.1. L'ACIER DE LA FILIÈRE FONTE Les différences fondamentales qui caractérisent les aciers de la filière fonte par rapport à la filière électrique sont qu’ils sont créés à partir de deux matières premières principales, le minerai de fer et le charbon. La production d’acier liquide, avant coulée, va se faire à partir des hauts fourneaux et de la fonte liquide à 1400°C. Pour réaliser cette fonte, il est nécessaire de préparer les matières premières dans une usine constituée d’une cokerie et d’une usine d’agglomération. La filière fonte est essentiellement mise en œuvre dans ce qu’on appelle les usines intégrées. Le schéma suivant représente, de façon schématique, la chaîne complète de cette filière depuis l’usine d’agglomération où sont préparées les matières premières jusqu’aux produits finis. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 3 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 4.2. L'ACIER DE LA FILIÈRE ÉLECTRIQUE Les aciers de la filière électrique sont essentiellement créés à partir d’une source d’aciers recyclés. Ces ferrailles sont récupérées et triées dans un parc à ferrailles qui va alimenter un four électrique à arc. L’abondance de l’énergie électrique dans les pays modernes et l’organisation de la filière de récupération et de tri, ont permis d’élargir l’utilisation de cette filière à la production d’aciers de tout type et, de plus en plus, aux aciers de qualité. Cette filière est en perpétuelle évolution technique et représente une part de plus en plus importante de la fabrication d’acier dans le monde (41% en Europe en 2010). Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 4 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 4.3. LA STATION D'AFFINAGE ET MISE À NUANCE À la sortie du convertisseur ou du four électrique, l’acier doit encore être modifié pour avoir les qualités requises au niveau du produit final. L’acier dit « sauvage » va être mis à nuance dans la station d’affinage. L’affinage est l’objet des opérations de métallurgie en poche ou de métallurgie secondaire. Il s’agit principalement d’ajuster la teneur des différents éléments d’alliage et d’optimiser la teneur en impuretés, ainsi que la forme sous laquelle elles sont présente dans l’acier avant solidification. 4.4. LA COULÉE La coulée est l’opération qui fait passer le métal de l’état liquide à l’état solide et qui permet d’obtenir un demi-produit solide dont la forme est plus ou moins proche de la géométrie du produit final. Pour cela, le métal liquide est versé dans différents types de moules suivant le type de procédé de coulée (lingotières) et refroidi pour être solidifié. 4.4.1. LES PRODUITS ISSUS DE LA COULÉE En fonction du type de coulée effectuée, on distingue deux catégories de produits : les lingots et les demi-produits. a) LINGOTS Ce sont des produits obtenus par coulée d'acier liquide dans un moule de forme appropriée aux procédés de transformation. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 5 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 Suivant leur section droite, on distingue : Les lingots dont la section droite peut être :  carrée ou rectangulaire (la largeur étant inférieure à deux fois l'épaisseur).  polygonale, ronde, ovale ou profilée suivant le profil à laminer. Les lingots dits plats dont la section est rectangulaire, la largeur étant supérieure ou égale à deux fois l'épaisseur. b) DEMI-PRODUITS Il existe 5 grands types de demi-produit en fonction de leurs dimensions et formes géométrique. - Section carrée Source : NF EN 10079 décembre 1992. Classement AFNOR : A 40-001. Demi- produits de côté supérieur ou égal à 50 mm. Cette limite peut être inférieure pour certains types d'aciers fortement alliés tels que les aciers rapides par exemple. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 6 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 - Section rectangulaire Source : NF EN 10079 décembre 1992. Classement AFNOR : A 40-001. Demi- produits de section supérieure ou égale à 2 500 mm² et dont le rapport largeur sur épaisseur est inférieur à 2. - Plats Source : NF EN 10079 décembre 1992. Classement AFNOR : A 40-001. Demi- produits dont l'épaisseur est en général supérieure ou égale à 50 mm et dont le rapport largeur sur épaisseur est supérieur ou égal à 2. - Ronds Source : NF EN 10079 décembre 1992. Classement AFNOR : A 40-001. Demi- produits de section circulaire bruts de coulée continue ou bruts de forgeage. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 7 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 - Ebauches pour profilés Source : NF EN 10079 décembre 1992. Classement AFNOR : A 40-001. Ces ébauches sont destinées à la fabrication de profilés ou de barres de section profilée et, de ce fait, présentent une section préformée. La section de ces demi-produits est en général supérieure à 2 500 mm². 4.5. LE LAMINAGE Le laminage est un procédé de déformation plastique continue, obtenue par les cylindres du laminoir. Cette déformation est caractérisée par un amincissement et un allongement de la plaque laminée par les passages successifs entre les cylindres. Le coefficient de corroyage est le rapport entre la section du produit avant et après laminage. Le laminage modifie la structure cristalline primaire du lingot, affine le grain, homogénéise la composition et améliore les caractéristiques, surtout dans le sens longitudinal, en raison de l'orientation donnée aux structures cristallines. Principe du laminage : le métal subit une réduction d'épaisseur par écrasement entre les deux cylindres. Matière : Construction Métallique 3ème année Licence Génie Civil 8 Dr : SAADI Mohamed Département : Génie civil Université Batna 2 4.5.1. LE LAMINAGE À CHAUD La sidérurgie livre aujourd’hui essentiellement des produits finis. C’est le laminage à chaud qui va donner à un demi-produit issu de la coulée, une forme géométrique donnée (largeur, épaisseur, longueur). La forme de ce demi-produit est obtenue par son passage dans un train de laminage et constitue ainsi le produit fini. Le laminage à chaud permet de produire toutes les grandes familles de produits comme les plaques, les bobines, les carrés, les ronds, les fils, les poutrelles, etc. On distinguera 4 étapes successives : le réchauffage, le dégrossissage, les finisseurs et le refroidissement avant les opérations de finissage voire de parachèvement ou de traitement anti corrosion. a) FOURS DE RÉCHAUFFAGE En amont des laminoirs à chaud, on trouve toujours des fours de réchauffage dans lesquels le métal est porté à une température permettant sa transformation dans des conditions suffisantes de qualité, productivité et coût. b) DÉGROSSISSEUR Le dégrossisseur permet de passer de la brame à une ébauche d’épaisseur et de largeur uploads/Industriel/ cours-1-constructions-metalliques.pdf