Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Support de cou

Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Support de cours pour enseignants d’Architecture et de Génie Civil Module 7B Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 1 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable L’acier inoxydable structural Conception et calcul avec l’acier inoxydable Barbara Rossi & Maarten Fortan Département de Génie Civil, KU Leuven, Belgique A partir d’une précédente version rédigée par Nancy Baddoo Steel Construction Institute, Ascot, GB 2 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Plan Exemples d’applications structurales Caractéristiques mécaniques du matériau Calculs selon l’Eurocode 3 Méthodes alternatives Flèches Informations complémentaires Ressources pour les ingénieurs 3 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Partie 1 Exemples d’applications structurales 4 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Gare de Gand‐Saint‐Pierre (Belgique) Architecte : Wefirna Bureau d’études : THV Van Laere‐Braekel Aero 5 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable École royale militaire de Bruxelles (Belgique) 6 Architecte : AR.TE Bureau d’études : Tractebel Development Applications structurales des produits plats en acier inoxydable En acier inoxydable : Le nuage (structure métallo‐textile) Bureau d’études : Paul Andreu et François Deslaugiers, ADP 7 La Grande Arche de La Défense, Paris (France) Architecte : Johan Otto von Spreckelsen Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Villa Inox à Tuusula (Finlande) 8 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Lentille du métro Saint‐ Lazare, Paris (France) Architecte : Arte Charpentiers & Associés Bureau d’études : Mitsu Edwards, RFR 9 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Gare de Porto (Portugal) 10 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Siège de Torno Internazionale S.P.A., Milan (Italie) Architecte : Dante O. Benini & Partenaires Acier inoxydable EN 1.4404 11 Photo : Toni Nicolino / Nicola Giacomin Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 12 Portiques en acier inoxydable dans une centrale nucléaire Photo: Stainless Structurals LLC Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 13 Appuis de façade en acier inoxydable, Tampa (USA) Photo : TriPyramid Structures, Inc. Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 14 « Thames Gateway Water Treatment Works », usine de traitement d’eau à Beckton, Londres (GB) Poutrelles en I en acier inoxydable Photo : Interserve0 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Partie 2 Caractéristiques mécaniques des matériaux 15 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Caractéristiques contrainte‐déformation : aciers au carbone / aciers inoxydables 16 La loi de comportement σ‐ε des aciers inoxydables est fondamentalement différente de celle des aciers au carbone L’acier inoxydable présente un comportement plastique progressif avec un fort écrouissage. L’acier au carbone présente une limite d’élasticité très nette suivie d’un plateau plastique. σ ε Réponse inélastique Écrouissage Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Acier inoxydable Duplex Acier au carbone S335 Acier inoxydable Austénitique Contrainte, σ Déformation, ε (%) Caractéristiques contrainte‐déformation : petites déformations 17 La réponse contrainte‐ déformation dépend de la famille et de la nuance de l’acier Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Quelle est la limite d’élasticité pour le calcul ? 18 fy = limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 % fy Contrainte à 0,2 % de déformation permanente Contrainte Déformation, % 0 0,2 % Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Résistance de calcul de l’acier inoxydable Les valeurs minimales spécifiées des limites d’élasticité conventionnelles à 0,2 % sont données dans les EN 10088‐4 et ‐5 19 Contrainte Déformation 0,2 % σ0,2 Austénitiques : fy = 220 à 350 MPa Duplex : fy = 400 à 480 MPa Module de Young : E = 200 000 à 220 000 MPa Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Caractéristiques mécaniques de l’acier inoxydable Nuance Limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 % (MPa) Résistance ultime (MPa) Module de Young (GPa) Déformation à rupture (%) 1.4301 (304) 210 520 200 45 1.4401 (316) 220 520 200 40 20 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Écrouissage (lors de la production de l’acier ou du laminage à froid) Il entraîne une augmentation de la résistance mécanique du fait des déformations plastiques Il résulte du laminage à froid pendant les opérations de fabrication de l’acier dans l’aciérie ou de la déformation pendant la mise en forme 21 Lors de la fabrication des sections creuses rectangulaires, la limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 % augmente d’environ 50 % dans les angles des sections du fait du formage à froid ! Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Écrouissage (lors de déformation à froid) • Augmentation de la résistance pendant la mise en forme Soudure σ0,2,moyenne σ0,2,aciérie σ0,2,min 22 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable L’écrouissage – il n’est pas toujours utile Il exige des équipements de fabrication plus lourds et plus puissants Il nécessite des efforts plus importants Il réduit la ductilité (mais celle‐ci est initialement élevée, particulièrement pour les austénitiques) Il peut entraîner des contraintes résiduelles indésirables 23 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Ductilité et ténacité Ductilité – capacité de s’allonger sans se rompre Ténacité – capacité d’absorber de l’énergie et de se déformer plastiquement sans fissurer 24 Ductile Fragile Contrainte, σ Déformation, ε Aire sous la courbe = énergie absorbée Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Caractéristiques contrainte‐déformation : grandes déformations 25 Contrainte, σ Déformation, ϵ (% ) Acier inoxydable Duplex Acier au carbone Acier inoxydable Austénitique Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Structures résistantes aux explosions et aux chocs Bornes de sécurité Panneaux trapézoïdaux résistant aux explosions. Ils sont destinés à des superstructures de plates‐ formes offshore 26 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Caractéristiques contrainte‐déformation La non‐linéarité… entraîne : –des limites différentes pour les rapports largeur‐épaisseur pour le voilement local –des comportements différents au flambement pour les barres comprimées et fléchies –des flèches plus grandes 27 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Pour les faibles élancements : Les poteaux atteignent/dépassent la charge d’écrasement les bénéfices de l’écrouissage sont très nets. Les aciers inoxydables se comportent au moins aussi bien que les aciers au carbone Pour les grands élancements : La résistance sous charges axiales reste faible. Les contraintes restent dans le domaine linéaire (élastique) Les aciers inoxydables se comportent de manière similaire aux aciers au carbone, sous réserve que la géométrie et les contraintes résiduelles soient similaires Impact sur la performance au flambement 28 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Pour les élancements intermédiaires : La contrainte moyenne dans le poteau varie entre la limite de proportionnalité et la limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 %. Dans cette zone, les poteaux en acier inoxydable présentent une résistance inférieure à celle des poteaux en acier au carbone 29 Impact sur la performance au flambement fy,0,2% 0 0,2 % Limite de proportionnalité σ ϵ (% ) Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 200 400 600 800 1000 1200 Acier inoxydable k2, Acier inoxydable k0,2p, Acier au carbone k2, Acier au carbone k0,2p, Température, (oC) k0,2p,= coefficient de réduction de la limite d’élasticité conventionnelle à 0,2 % k2,= coefficient de réduction pour une déformation totale de 2 % Comportement aux températures élevées Coefficient de réduction de la résistance 30 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 200 400 600 800 1000 1200 Stainless Steel Carbon steel Température, (oC) Comportement aux températures élevées Coefficients de réduction de la rigidité 31 Coefficient de réduction de la rigidité, kE,θ Acier inoxydable Acier au carbone Applications structurales des produits plats en acier inoxydable 0 5 10 15 20 25 0 200 400 600 800 1000 1200 Temperature (oC) Elongation (x 10-3) Carbon steel Stainless steel acier inoxydable acier au carbone Dilatation thermique Comportement aux températures élevées 32 Acier inoxydable Acier au carbone Température, (oC) Allongement (x10‐3) Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Partie 3 Calculs selon l’Eurocode 3 33 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Les approches sont les mêmes que pour l’acier au carbone Pour les barres tendues et les poutres empêchées de déverser, les règles utilisées sont les mêmes que pour l’acier au carbone Quelques différences existent dans les limites de classification des sections, le voilement local et les courbes de flambement en raison : ‐ de la non‐linéarité de la courbe contrainte‐déformation ‐ des caractéristiques d’écrouissage ‐ des niveaux de contraintes résiduelles différents Calculs d’éléments en acier inoxydable 34 Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Normes de calcul internationales Quelles sont les normes de calcul disponibles pour les structures en acier inoxydable ? 35 Yacht Club d’Hamilton Island, Australie Applications structurales des produits plats en acier inoxydable Les Eurocodes représentent une suite cohérente de normes de calculs des structures. Ils couvrent tous les matériaux de construction courants 36 Liens entre les Eurocodes Calculs et dimensionnements EN 1991 Action sur les structures EN 1998 Calculs sismiques EN 1997 Calculs géotechniques EN 1990 Sécurité des structures, aptitude au service et durabilité EN 1992 EN 1993 EN 1994 EN 1995 EN uploads/Industriel/ structures-en-aciers-inoxydable-pdf.pdf